Brevet FR2762332A1 — publié le 19981023

La présente invention a pour objet un perfectionnement apporté aux filières utilisées pour l'obtention en continu à partir de polymère fondu de filaments soumis en aval de la filière à une opération de refroidissement par soufflage d'air et d'étirage, lesdits filaments étant principalement destinés à la réalisation de nappes de non-tissé, la filière comportant une pluralité de trous d'extrusion répartis en plusieurs champs identiques, chaque champ comportant deux réseaux imbriqués de trous, alignés entre eux, les trous d'un même réseau étant décalés longitudinalement et transversalement l'un par rapport à l'autre d'un pas constant, I'un des réseaux étant décalé par rapport à l'autre d'un demi-pas longitudinal et d'un demi-pas transversal. Dans ce qui suit on fera référence à des polyesters, et plus précisément des polymères dérivés de l'acide lactique (PLA). On comprendra que l'invention n'est pas limitée à ces produits et qu'elle peut être mise en oeuvre également avec d'autres polymères, par exemple des polyoléfines, même si l'intérêt est moins évident. De manière générale, I'invention trouve une application utile et intéressante pour tous les polymères qui, à l'état filamentaire, préentent un problème du fait d'une cristallisation non satisfaisante dans le coeur du filament. Le but final recherché lors de la fabrication de filaments de PLA est l'obtention d'un produit nontissé ayant d'excellentes qualités physiques, en particulier au niveau du retrait sur la nappe et de la résistance mécanique de celle-ci. L'amélioration des qualités du produit final passe donc nécessairement par l'amélioration des qualités du filament obtenu en sortie de filière, essentiellement au niveau de la cristallinité. Si ce problème est d'importance moindre pour les polyoléfines, par exemple pour le polypropylène où la température en sortie de filière est voisine de 260 C avec un refroidissement par de l'air à une température de 8 à 15"C, réalisant ainsi un choc thermique important, il n'en va pas de même pour les PLA où la température en sortie de filière est voisine de 240 C, avec des conditions de refroidissement identiques. Le choc thermique réalisé est nettement plus faible et la fibre obtenue présente une gaine extérieure cristalline, avec une âme centrale amorphe rémanente de trop grande importance. Cette partie amorphe est responsable des retraits ultérieurs des filaments, donc des nappes finales. Deux moyens peuvent être envisagés pour diminuer l'importance relative de cette zone amorphe. II est envisageable tout d'abord de diminuer le diamètre des trous des filières, donc le diamètre des filaments, ce qui assure avec les mêmes conditions de fonctionnement en températures une zone amorphe nettement plus faible. Cette diminution est néanmoins limitée structurellement par la nécessité d'étirage des filaments en sortie de filière, donc par les limites de rupture des filaments (casse filamentaire). Ainsi on peut envisager de choisir des trous de diamètres compris entre 0,2 et 0,5 mm au lieu de 0,4 à 0,7 habituellement. Selon une deuxième approche, on peut envisager de générer un choc thermique plus important sur l'ensemble des filaments sortant de la filière. Ceci peut être obtenu en abaissant la température de l'air soufflé. Cette solution a ses limites, en particulier au niveau des coûts de fonctionnement. Une autre solution est proposée, conformément à l'invention, en modifiant la filière elle-même. Conformément à l'invention, on propose en effet un perfectionnement apporté aux filières utilisées pour l'obtention en continu à partir de polymère fondu de filaments soumis en aval de la filière à une opération de refroidissement par soufflage d'air et d'étirage, lesdits filaments étant principalement destinés à la réalisation de nappes de non-tissé, la filière comportant une pluralité de trous d'extrusion répartis en plusieurs champs identiques, chaque champ comportant deux réseaux imbriqués de trous, alignés entre eux, les trous d'un même réseau étant décalés longitudinalement et transversalement l'un par rapport à l'autre d'un pas constant, I'un des réseaux étant décalé par rapport à l'autre d'un demi-pas longitudinal et d'un demi-pas transversal, caractérisé en ce qu'une dissymétrie est apportée à chaque champ de la filière en décalant légèrement dans le sens transversal par rapport au reste de chaque champ une partie distale de celuici. Grâce à cette modification, le refroidissement obtenu sur les filaments est plus homogène et plus important sur les filaments les plus éloignés de l'arrivé d'air de refroidissement. Cette efficacité de refroidissement supérieure à celle obtenue avec les procédés habituels permet d'augmenter les débits et les vitesses filamentaires, et par conséquent les propriétés mécaniques des non-tissés. L'invention a également pour objet les filaments ainsi obtenus. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite ci-après d'un mode de mise en oeuvre donné à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de filature pour l'obtention de filaments conformes à l'invention; - la figure 2 est une vue en plan d'un champ de filière de l'art antérieur; - la figure 3 est une vue à échelle différente en plan d'une filière complète; - la figure 4 est une vue en plan d'un champ de filière selon l'invention à la même échelle que la figure 2. On ne décrira pas dans ce qui suit les différents éléments techniques ainsi que les étapes de procédé, les compositions et modes opératoires qui sont tous connus de l'homme de l'art. On se référera tout d'abord à la figure 1. Un ensemble de filature pour l'obtention de filaments de polymère (1) comporte essentiellement - une tête de filature (2) - une gaine de refroidissement (3) - une buse d'étirage (4). L'alimentation (5) à partir de polymère fondu est gérée par une pompe (6) qui alimente un bloc filière (7) comportant une filière (8) proprement dite. De cette filière sortent par extrusion des filaments parallèles entre eux en faisceau qui sont soumis à un refroidissement par un courant d'air froid provenant de la gaine (3). Le courant d'air froid est dirigé perpendiculairement au sens d'étirage des filaments, comme indiqué par les flèches (9). L'air, réchauffé, est aspiré avec les produits volatils par un bec d'aspiration (10). La filière (8), si l'on se réfère aux figures 2 et 3, comporte une pluralité de champs (11) identiques. Chaque champ est muni d'une pluralité de trous d'extrusion (12). Dans les filières connues les trous d'extrusion (12) sont répartis en deux réseaux (13,14) imbriqués l'un dans l'autre. Les deux réseaux sont identiques, les trous de chaque réseau étant décalés d'un pas transversal Pt et d'un pas longitudinal PI. Les deux réseaux sont imbriqués en décalant l'un par rapport à l'autre d'un demi-pas transversal et d'un demi-pas longitudinal. Le résultat est que les trous sont disposés en quinconce. On constate que la mise en oeuvre de filières de ce type ne donne pas entière satisfaction quant à la cristallisation en particulier des filaments situés en partie distale (15) par rapport à la gaine de soufflage (voir figure 1). Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé de prévoir une seconde gaine de soufflage en vis-à-vis de la première, pour souffler ainsi de l'air de refroidissement des deux côtés du faisceau de filaments sortant de la filière. Ceci impiique que l'ensemble du dispositif soit fermé, ce qui est peu pratique lorsqu'il faut intervenir sur la tête de filière en cours de fonctionnement, en cas de problème technique à résoudre sur celle-ci (obturation, etc...), car il faut arrêter la production. Conformément à l'invention, on modifie la filière comme représenté à la figure 4. Toutes choses égales par ailleurs, la filière (16) présente les mêmes trous que la filière de la figure 2. Selon l'invention, une dissymétrie est apportée en décalant transversalement une partie distale (17) en référence à la gaine de refroidissement du champ par rapport au reste (18) dudit champ. Le décalage transversal pourra être par exemple et avantageusement de 1/4 de pas Pt. II pourra concemer au moins une rangée transversale (19) de trous : de préférence on décalera les zones sensiblement dans un rapport 2/3 pour la zone (18) et 1/3 pour la zone (17). Au niveau de la zone intermédiaire (20) entre les deux zones (17) et (18), un certain nombre de trous, correspondant aux zones (21) pourront être éventuellement supprimés. On obtient grâce aux filières de ce type un filament, en particulier de PLA, présentant d'excellentes qualités physiques. Ainsi le filament obtenu a une cristallinité plus homogène et plus importante, ce qui augmente d'autant son potentiel d'étirabilité permettant d'obtenir des filaments de titre, en deniers, plus fin. Les vitesses filamentaires sont en conséquence accrues d'autant, à alimentation identique des têtes de filière. Les filaments présentent une meilleure cristallinité donc moins de retrait au niveau de l'opération ultérieure de calandrage, I'aptitude à la dépose restant sensiblement identique. La productivité est améliorée et on conserve en fin de calandrage la largeur de la lèze de départ. De la même manière la nappe finie ne présente plus de retrait et possède une résistance mécanique améliorée. II en va de même du retrait en transformation sur le produit fini soumis à la température soit par l'application de colles à chaud, soit par le frottement (mécanique), soit par le laminage à chaud. Cette filière peut être utilisée pour tous les procédés de production de non-tissés tels que les systèmes à fente et à galets d'étirage et son emploi n'est pas limité en système à buses. REVENDICATIONS 1. Filière utilisée pour l'obtention en continu à partir de polymère fondu de filaments soumis en aval de la filière à une opération de refroidissement par soufflage d'air et d'étirage, lesdits filaments étant principalement destinés à la réalisation de nappes de non-tissé, la filière comportant une pluralité de trous d'extrusion répartis en plusieurs champs identiques, chaque champ comportant deux réseaux imbriqués de trous, alignés entre eux, les trous d'un même réseau étant décalés longitudinalement et transversalement l'un par rapport à l'autre d'un pas constant, I'un des réseaux étant décalé par rapport à l'autre d'un demi-pas longitudinal et d'un demi-pas transversal, caractérisée en ce qu'une dissymétrie est apportée à chaque champ (11) de la filière (8) en décalant légèrement dans le sens transversal par rapport au reste (18) de chaque champ une partie distale (17) de celuici. 2. Filière selon la revendication 1, dans laquelle les trous de chaque réseau sont décalés d'un pas transversal Pt et d'un pas longitudinal PI, caractérisée en ce que le décalage transversal apportant la dissymétrie est de 1/4 de pas Pt. 3. Filière selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le décalage transversal conceme au moins une rangée transversale (19) de trous. 4. Filière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les zones décalées transversalement le sont dans un rapport 2/3 pour la zone (18) et 1/3 pour la zone (17). 5. Fililère selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que au niveau de la zone intermédiaire (20) entre les zones (17) et (18) un certain nombre de trous, correspondant aux zones (21), sont supprimés. 6. Filament de polymère refroidi, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir d'une filière selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Filament selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir d'un polymère dérivé de l'acide lactique. 8. Non-tissé, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir d'un filament selon l'une quelconque des revendications 6 et 7.