Brevet FR2692600A1 — publié le 19931224

CABLES DE FILAMENTS CONTINUS A BASE DE POLYAMIDE ET LEUR PROCEDE D'OBTENTION La présente invention concerne un câble cohérent et régulier de filaments continus à base de polyamide destiné à la préparation de fibres courtes. Elle concerne également un procédé pour l'obtention d'un tel câble. Les câbles de filaments continus destinés à être coupés et utilisés par exemple pour la projection électrostatique se présentent généralement, dans des emballages, sous forme de longueurs repliées régulièrement disposées côte-à-côte et les uns sur les autres, de sorte que les emballages ou cartons puissent être sans problème transportés d'un lieu à un autre, emmagasinés et stockés pendant une longue durée jusqu'à leur utilisation ultérieure. Lorsque les cables sont destinés à être utilisés pour la projection électrostatique, leur présentation doit être particulièrement soignée, et en particulier les filaments continus les constituant doivent être maintenus parfaitement parallèles les uns aux autres et être exempts de toute irrégularité telle que casses, boucles etc de manière qu'ils puissent être ensuite manipulés. Ainsi les filaments, à la sortie de leur emballage sont repris toujours en maintenant les brins parallèles les uns aux autres et présentant une bonne cohésion entre eux soit pour être amenés à la coupeuse soit pour être élargis et étalés sans s'enchevêtrer. Pour maintenir des filaments continus sous forme de câbles cohérents et compacts, une solution consiste à effectuer un guipage hélicoïdal au moyen d'un ou plusieurs fils identiques ou différents, selon un procédé décrit dans le FR 2 188 625 Une telle solution toutefois est onéreuse et lourde dans le cadre d'une production industrielle. Par ailleurs, les coupeuses modernes industriellement utilisées pour la fabrication de fibres courtes sont des machines de très grande capacité nécessitant pour un fonctionnement optimalisé, une alimentation avec un câble possédant un très grand nombre de filaments et des propriétés de surface adaptées de la part de ces filaments, de sorte que les câbles utilisables pour alimenter les coupeuses industrielles doivent présenter un très gros titre global ainsi que des propriétés frictionnelles particulièrement performantes pour en faciliter la coupe et les traitements ultérieurs. Il a maintenant été trouvé qu'il était possible de préparer des câbles de filaments continus à base de polyamides, de gros titre global, sans nécessiter de guipage et présentant une bonne cohésion des filaments entre eux. La présente invention concerne des câbles de filaments continus, généralement destinés à être coupés sous forme de fibres courtes, présentant un titre global supérieur à 110 ktex, généralement supérieur à 180 ktex, possédant un taux d'humidité égal ou supérieur à % généralement jusqu'à 40 % et un taux d'ensimage compris entre 0,05 et 0,20 % en poids par rapport au poids du polyamide, de préférence de 0,05 à 0,15 %, le taux d'ensimage étant mesuré selon la méthode décrite ci- après De préférence l'ensimage se présente sous forme d'émulsion aqueuse d'amide gras sulfité. Le câble peut être constitué de filaments de titre au brin très variable, pouvant aller de titres très fins par exemple, 0,5 dtex ou même moins jusqu'à des titres élevés par exemple 40 dtex ou même plus selon les applications désirées (habillement, ameublement, sièges pour automobiles, tapis) selon le procédé d'obtention des filaments continus Par exemple, dans le cas d'utilisation de fils pour tapis, généralement refroidis dans l'eau, les titres au brins peuvent être beaucoup plus élevés et aller jusqu'à 100 dtex ou plus. Les câbles selon l'invention sont plus spécialement destinés à l'utilisation dans un champ électrostatique mais d'autres utilisations peuvent être envisagées. La présente invention concerne également un procédé pour l'obtention de câbles de filaments continus définis ci-dessus par filage de manière habituelle de polyamide, les filaments étant convergés puis ensimés, mouillés, et regroupés sous forme de mèches qui sont elles-mêmes réunies en une nappe régulière; celle-ci est essentiellement étirée par passage entre au moins deux trains de rouleaux tournant à des vitesses différentes et de nouveau humidifiée par passage dans un ou plusieurs bacs contenant une émulsion aqueuse d'ensimage; après passage de la nappe entre un dernier train de rouleaux exprimeurs, celle-ci est reprise pour constituer le câble final qui sera emballé. De préférence, les filaments continus sont refroidis à l'air et étirés à un taux 2 2,5 x, selon le titre des filaments individuels que l'on souhaite obtenir Toutefois pour les très gros titres au brin, un étirage n'est pas nécessaire. Selon l'utilisation ultérieure des filaments et la nature précise du polyamide, il peut être souhaitable de réaliser un traitement thermique selon tout moyen connu pour réduire le retrait final des filaments Par exemple des filaments à base de PA 6 devront nécessairement être traités à la chaleur pour obtenir un faible taux de retrait Le traitement thermique est généralement effectué à une température variable, par exemple comprise entre 150 C et 2200 C selon le titre au brin des filaments continus. Le moyen de chauffage est généralement placé après le train de rouleaux de reprise ou d'étirage, mais avant les rouleaux exprimeurs ceux-ci se situent en fin de traitement afin de régler de manière précise les taux d'humidité finale et d'ensimage. Le taux d'humidité finale est généralement vérifié en continu pour assurer une bonne régularité de l'humidité Après l'exprimage, la nappe de filaments est reprise de manière connue sur ces rouleaux pour former le câble final. Les câbles de filaments continus, selon l'invention présentent un gros titre global, supérieur à 110 ktex, généralement supérieur à ktex pouvant aller jusqu'à 270 ktex ou même plus Ils présentent une teneur en humidité supérieure à 15 % pouvant aller jusqu'à 40 % ou même plus; celle-ci possède d'une part, l'avantage de donner à la fois souplesse, cohésion et une bonne parallélisation des brins entre eux sans nécessiter de guipage ou tout autre artifice susceptible de maintenir les brins parallèles, et d'autre part celui de faciliter la coupe dans les coupeuses en évitant l'utilisation d'un dépôt d'ensimage trop élevé, onéreux et gênant pour les traitements ultérieurs, teinture et/ou dépose d'électrolytes destinés au traitement d'activation. Le câble de filaments selon la présente invention possède également l'avantage de présenter un faible taux d'ensimage compris entre 0,05 et 0,20 % en poids du câble, de préférence 0,05 à 0,15 % ou même 0,05 à 0,1 %. Les produits d'ensimage sont toujours utilisés et nécessaires dans la préparation de fils et fibres et textiles pour faciliter leur passage sur les organes mécaniques et le glissement des brins entre eux Dans le cadre de l'invention les agents d'ensimage conjointement avec le taux d'humidité contenu dans les fils, doivent de plus contribuer à la souplesse et la cohésion du câble et faciliter le passage dans les coupeuses, évitant ainsi une usure trop rapide des couteaux, usure qui détériore le fil de la lame et provoque le collage par préssion des brins entre eux. Ils doivent pouvoir s'éliminer facilement, par exemple lors du traitement de teinture pour éviter de désensimer les fibres avant teinture ou d'entraver les traitements de teinture et finition. Par conséquent, si l'ensimage est nécessaire pour améliorer les propriétés frictionnelles des filaments et le glissement du couteau il doit être présent en quantité la plus faible possible, comme c'est le cas des câbles selon la présente invention. Les produits utilisés pour l'ensimage des filaments selon l'invention sont de préférence des émulsions aqueuses de type anionique. De préférence, on utilise une composition d'amide gras sulfité. Une telle composition comporte essentiellement: des chaînes grasses contenant 12 à 30 atomes de carbone, de préférence 16 à 20, saturées ou non; des groupes amides favorisant l'hydrophilie et l'adhésion des groupes apportant l'autoémulsionnabilité et/ou la solubilité, tels que des groupes 503, avec éventuellement des groupes COOH ou CH 20 H, et possède un p H compris entre 5 et 7. Parmi les ensimages convenant particulièrement bien, on peut citer la Sopromine 1686 commercialisé par la Société Rhône-Poulenc Spécialités Chimiques, mais d'autres ensimages peuvent également convenir. Par polyamide on entend tous les polyamides filables et transformables pour l'obtention de fils, par exemple le polyamide 6, et de préférence le polyamide 66 ou les copolyamides contenant au moins % d'unités hexaméthylène adipamide et jusqu'à 15 % d'autres unités obtenues en remplaçant par exemple l'acide adipique de départ par du caprolactame. 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. De même, le câble ainsi préparé est de préférence stérile et protégé pour le temps du stockage Cette protection est réalisée au cours des dernières étapes du procédé par des fongicides connus à large spectre, compatibles avec les normes de toxicité Elle permet un stockage en milieu très humide à 40 % d'eau ou plus, pendant plusieurs mois à des températures ambiantes élevées. Les filaments continus constituant le câble selon l'invention peuvent présenter toute forme appropriée en fonction des aspects souhaités sur l'article fini, lustré, aspect soyeux etc La structure peut être ronde, trilobée ou multilobée, creuse, etc en fonction de l'aspect et des caractéristiques souhaitées. La viscosité relative du polymère de départ, mesurée sur une solution à 90 % poids/volume dans l'acide formique est une viscosité habituellement utilisée pour le filage des polyamides Pour le polyamide 66 elle se situe habituellement dans une gamme comprise entre et 40 ou 45 Mais pour les filaments soumis à de fortes contraintes elle devra être augmentée à des valeurs pouvant aller jusqu'à 60 ou 80. Les taux d'humidité et d'ensimage sont contrôlés et évalués au moyen des méthodes suivantes: taux d'humidité: il est réalisé dans une étuve ventilée à 105 'C; on mesure la perte de poids de la fibre après passage pendant 3 heures dans l'étuve Le taux d'humidité s'exprime en % par rapport au poids sec. taux d'ensimage = on réalise une extraction à température ambiante par l'éther, de l'huile déposée sur le fil et l'on effectue la pesée du résidu huileux après évaporation du solvant La mesure est exprimée en pourcentage par rapport à la masse du fil. EXEMPLE 1 On file de manière habituelle un polyhexaméthylène adipamide de viscosité relative 41 mesurée sur une solution à 90 % dans l'acide formique contenant 0,5 % environ d'oxyde de titane, les filaments étant refroidis à l'air à température ambiante, puis convergés et humidifiés avec une émulsion aqueuse d'un ensimage connu sous la marque Sopromine 1686 de la Société Rhône-Poulenc Spécialités Chimiques (n O CAS 94- 200-336) pour réaliser une mèche cohérente qui est renvidée de manière connue. mèches de titre total 144 000 dtex réalisées de manière identique sont réunies sous forme de nappe et passent dans un dispositif d'étirage composé de plusieurs trains de rouleaux tournant à des vitesses différentes pour obtenir un taux d'étirage de 3,2 X. Avant son passage sur le dernier train de rouleaux d'étirage la nappe est de nouveau humidifiée par passage dans un bac contenant la même émulsion aqueuse d'ensimage que celle indiquée ci-dessus, puis exprimée pour ajuster le taux définitif d'humidité à 19 % en poids/poids de matière sèche et le taux d'ensimage à 0,05 % en poids/poids La nappe est reprise par des rouleaux pour constituer le cable final de titre total 270 ktex, composé de filaments de titre au brin 1,7 dtex possédant le taux d'humidité et d'ensimage indiqués ci-dessus. Un tel câble présente des filaments pratiquement parallèles, cohérents et manipulables Il est directement disposé dans un sac étanche afin d'éviter les pertes d'humidité; lui-même est placé dans un emballage approprié pouvant être manipulé et gerbé. Il pourra être repris et manipulé sans aucune difficulté. En particulier ce câble peut être soit amené à une coupeuse industrielle rotative (par exemple une coupe MATSUSHITA ou PIERRET @ ou OMT D pour réaliser une coupe de longueur voulue, soit étalé pour être teint, puis traité électrostatiquement en surface (traitement d'activation) en vue de réaliser un projection électrostatique de manière connue. EXEMPLE 2 On prépare une mèche de titre total 144 000 dtex selon le procédé indiqué dans l'exemple 1, et 40 de ces mèches sont réunies sous forme de nappe, la nappe étant traitée de la manière indiquée ci-dessus, c'est-à- dire étirée à un taux de 3,2 X, ensimée avec la même émulsion aqueuse que celle utilisée dans l'exemple 1, et exprimée de la manière indiquée ci-dessus pour obtenir un taux d'humidité de 30 % et un taux d'ensimage de 0,15 %. Le câble final présente également un titre global de 180 ktex et les filaments un titre au brin de 0,9 dtex Il est directement emballé, peut être stocké sans problème et utilisé pour la coupe ou la teinture. EXEMPLE 3 On prépare une mèche de manière indiquée dans l'exemple 1, de titre total 95 000 dtex (après étirage). de ces mèches sont réunies en une nappe traitée conformément aux exemples ci-dessus pour obtenir un câble final de titre global 190 ktex, présentant un taux d'humidité 38 %, un taux d'ensimage 0,15 %, constitué de filaments continus de titre au brin 17 dtex. REVENDICATIONS 1 Câble de filaments continus à base de polyamide possédant un titre global supérieur à 110 ktex, un taux d'humidité supérieur à 15 % et un taux d'ensimage compris entre 0,05 et 0,20 % en poids du câble. 2 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il possède un titre global supérieur à 180 ktex. 3 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le produit d'ensimage est une émulsion aqueuse anionique à base d'une compositon d'amide gras sulfité. 4 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il présente un taux d'humidité compris entre 15 et 40 %. Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il possède un taux d'ensimage compris entre 0,05 et 0,15 % 6 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le titre au brin des filaments est compris entre 0,5 et 40 dtex. 7 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le titre au brin est compris entre 0,6 et 10 dtex. 8 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est destiné à la préparation de fibres courtes pour la projection électrostatique. 9 Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polyamide utilisé est le polyamide 66. Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polyamide utilisé est le polyamide 66. 11 Procédé pour l'obtention de câbles selon la revendication 1 comprenant les phases suivantes: filage à l'état fondu du polyamide, les filaments étant refroidis puis convergés et humidifiés avec une émulsion aqueuse d'ensimage et remis sous forme d'une mèche, regroupement de plusieurs mèches identiques sous forme de nappe qui est humidifiée par une émulsion aqueuse d'ensimage, puis pressée pour obtenir les taux d'humidité et d'ensimage désirés. reprise de la nappe pour former le câble de filaments continus. 12 Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'agent d'ensimage est un composé anionique à base d'une composition d'amide gras sulfité. 13 Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les filaments sont refroidis à l'air. 14 Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la nappe constituée de mèches est étirée à un taux 2 2,5 X.