Brevet FR2799768A1 — publié le 20010420

Procédé de fabrication de fils pour articles tuftés. La présente invention concerne un procédé de fabrication de fils pour la réalisation d'articles destinés à être tuftés, et plus particulièrement de tapis de couleur unis, teints après l'opération de tuftage. Les articles tuftés sont principalement utilisés pour couvrir de grandes surfaces, sols ou murs. La technique du tuftage est l'une des techniques préférées pour la fabrication d'articles de grandes dimensions car elle est économique et facilement industrialisable. De nombreux développements ont donc été réalisés afin de conférer au articles les aspects désirés. On distingue par exemple les tapis "bouclés", les tapis "coupés" d'épaisseur plus ou moins importante. Selon la technique de tuftage utilisée et selon la disposition des coloris de fils dans la machine de tuftage, les tapis peuvent présenter des motifs de couleurs différentes ou présenter des effets de surface par exemple en forme de chevrons ou d'autres figures. II est aussi possible de réaliser des tapis tuftés à aspect uni, moucheté, par exemple en utilisant des fils d'affinités tinctoriales différentes. Parmi ces articles, les tapis unis constituent une variété particulièrement importante. On peut citer par exemple les tapis unis réalisés à partir de fils à au moins deux bouts retordus, à poils coupés et d'épaisseur moyenne. Ces tapis sont usuellement dénommés "Saxony". Les tapis de couleur unis peuvent être fabriqués à partir de trois types de matières premières. Une première matière première est constituée de fil teint dans la masse, coloré par des pigment introduits lors de la polymérisation de la matière synthétique. Une deuxième matière première est constituée de fil teint après le filage, par exemple par trempe dans un bain de teinture. Une troisième matière première est constituée de fil non teint, la teinture étant effectuée après la fabrication du tapis. Les tapis fabriqués selon cette technique sont appelés "tapis teints pièce". Cette technique est généralement préférée car elle offre une grande flexibilité. Il est ainsi possible de réaliser un grand nombre de pièces non teintes, et de ne choisir la couleur que lors de la dernière étape. Une des principales difficultés rencontrées pour la réalisation de tapis unis est la présence de rayures dues à des disparités de teinture entre les fils constituant les lignes de tuft. Les tapis unis présentent ainsi généralement des lignes ou bandes plus ou moins claires ou sombres. Ce défaut d'aspect est en général d'autant plus visible que la surface observée est grande. Les rayures ont la direction selon laquelle les fils sont tuftés. Une solution proposée pour éviter cet effet de rayures est de créer des déviations des lignes de tuftage afin que les disparités de teinture ne soient pas unidirectionnelles et ne provoquent donc pas l'effet de rayures. Les métiers à tufter pour la mise en oeuvre de cette technique sont beaucoup plus compliqués et onéreux que les dispositifs classiques. De plus la vitesse de tuftage sur ces métiers est très réduite par rapport aux vitesses usuelles pour la fabrication de tapis unis. Un autre moyen pour éviter les rayures est de maîtriser l'homogénéité de teinture des fils. A cet effet les conditions de fabrication des fils avant la teinture ont une grande importance. Les procédés de fabrication des fils pour tapis unis de type Saxony comportent par exemple les étapes suivantes: Filage d'un multifilament appelé "bout", étirage, texturation, retordage de deux ou trois bouts, fixation du retord. R.W. Miller (Textile Research Journal, February 1991, P62) enseigne que les conditions de texturation ont une influence sur le caractère marqué des rayures. Dans une étude ultérieure (Textile Research Journal, February 1994, P76) il étudie l'influence du procédé de fixation du retord sur la présence de rayures. Il compare à cet effet les deux types de technologies existantes: une technologie selon laquelle la fixation est réalisée dans un milieu comportant de la vapeur d'eau surchauffée (notamment commercialisée par la société Superba, et connue sous la dénomination générale de "Superba-Set"), et une technologie selon laquelle la fixation est réalisée dans un milieu chauffé ne comportant pas de vapeur d'eau (notamment commercialisée par la société American Suessen Corporation, et connue sous la dénomination générale de "Suessen-Set"). Selon cette étude la première technologie permet de diminuer l'effet de rayure. La seconde technologie ne donne pas de résultats satisfaisants. Ces conclusions sont confirmées par l'usage, la technologie Superba-Set étant la plus utilisée pour les fils destinés à être tuftés pour la fabrication de tapis unis. II existe d'ailleurs de nombreuses publications sur des améliorations apportées aux technologies de type Superba-Set. On peut par exemple citer le brevet FR 2478150 de la société Superba qui enseigne de provoquer une circulation forcée de la vapeur afin d'éviter des hétérogénéités de température. II est ainsi possible de réduire l'amplitude des variations de couleur et donc d'estomper les rayures. Si l'amplitude des variations de couleur a pu être réduite, il n'a toutefois pas été possible d'obtenir des surfaces tuftées ne présentant pas de rayures. La présente invention a pour objectif de proposer un procédé de fabrication d'un fil destiné à la fabrication d'articles tuftés, avec lequel les tapis tuftés unis colorés ne présentent pas de rayures. A cet effet l'invention propose un procédé de fabrication d'un fil à au moins deux bouts, comportant une phase de fabrication des bouts par filage en fondu d'un fil multifilamentaire en matière thermoplastique, éventuellement étirage, texturation, une phase d'assemblage d'au moins deux bouts par retord, et une phase de fixation du retord, caractérisé en ce que la texturation est réalisée dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau surchauffée, et en ce que la fixation du retord est réalisée par passage du fil dans une atmosphère sèche de température comprise entre la température de transition vitreuse et la température de fusion de la matière thermoplastique. Les fils multifilamentai res servant d'éléments de base pour la fabrication du fil qui sera utilisé sur la machine à tufter après assemblage par retord et fixation du retord sont des fils synthétiques texturés. Il sont réalisés par filage d'une matière thermoplastique fondue à travers des filières comportant plusieurs orifices. En sortie de filière, la matière est refroidie et solidifiée. Les procédés et dispositifs de filage en fondu sont parfaitement connus de l'homme du métier. II est ainsi possible de filer des fils multifilamentai res dont les filaments présentent des sections de formes différentes: sections circulaires, sections aplaties, sections trilobées, sections triangulaires, section multilobées. Les sections peuvent également présenter une ou plusieurs cavités. Comme exemples de matières convenant pour l'invention, on peut citer les polyamides, les polyesters, les polypropylènes, les polyéthylènes, leurs mélanges et copolymères. A titre d'exemple de polyesters convenables pour l'invention, on peut citer le polyéthylène téréphtalate), polypropylène téréphtalate), les mélanges de polymères les contenant et les copolymères contenant une majorité d'unités récurrentes semblables à celles de ces polymère. A titre d'exemple de polyamides ou copolyamides convenables pour l'invention, on peut citer le poly(adipamide d'hexaméthylène), le polycaprolactame, les copolymères de ces deux polyamides ou leurs mélanges. Ces polyamides peuvent également comprendre d'autres unités récurrentes telles que des unités aromatiques sulfonates telles que l'unité récurrente dérivée de l'acide sulpho-5 isophtalique ou analogues, ou des unités dérivées d'autres diacides carboxyliques comme les acides iso ou téréphtaliques ou diamines. D'autres polyamides peuvent également être cités, tels que le PA 6,10 ; le PA 4,6 , le PA11 ou le PA12. La matière thermoplastique peut comprendre différents additifs tels que pigments, matifiants, charges de renfort, agents de stabilisation chaleur ou lumière, des agents de protection chaleur, des agents anti-microbiens, des agents antisalissure ou analogues. Les fils peuvent ainsi contenir des particules à base de dioxyde de titane, en proportion de 0,1% à 2% en poids, de préférence de 0,3 à 1,6% en poids. La liste des additifs et charges pouvant être utilisés n'a aucun caractère exhaustif. La phase de refroidissement et de solidification de la matière thermoplastique peut être réalisée par passage du fil dans un milieu gazeux ou liquide. Le fils est par exemple soumis à un flux d'air entre la filière et le premier point d'appel du fil. Cette opération peut également être réalisée en présence de vapeur, introduite sous la filière. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la phase de refroidissement et de solidification est réalisée par passage du fil dans un milieu liquide, par exemple de l'eau. A cet effet, le fil peut être préalablement refroidi dans une zone gazeuse, située par exemple entre 9 et 20 mm de la filière, puis solidifié dans de l'eau, de température de préférence comprise entre 40 C et 50 C. Les filaments réalisés selon ce procédé présentent généralement un aspect de surface en peau d'orange. Après filage et solidification, le fil multifilamentaire est éventuellement étiré, par exemple par entraînement du fil entre plusieurs rouleaux de vitesses de rotation croissantes. Le fil multifilamentaire est texturé afin de lui conférer une frisure. La frisure permet généralement de modifier l'aspect des surfaces qui seront réalisées à partir du fil. Tous les procédés connus de texturation en atmosphère de vapeur surchauffée ou en atmosphère air/vapeur peuvent être utilisés. On peut par exemple citer les procédés de frisage par entassement dans une boite de texturation, les procédés de texturation par passage du fil dans une buse ou une tuyère avec un jet de vapeur. Un procédé de texturation convenable pour l'invention est par exemple décrit dans le brevet FR2041654. Les fils sont par exemple texturés en présence d'un mélange airlvapeur dont la température est comprise 150 C et 190 C. Après texturation, les fils multifilamentaires contiennent avantageusement au moins 2,5 % en poids d'humidité, de préférence au moins 3 %. Les fils multifilamentaires pour l'invention sont généralement qualifiés de fils de type "BCF" (Bulk Continuous Filament). Ce sont des fils continus constitués de filaments dont le volume a été augmenté par un traitement thermique au cours d'une étape ultérieure au filage. L'augmentation du volume des filaments peut par exemple se produire au cours de la phase de fixation de la torsion. Les titres des fils multifilamentaires utilisés selon l'invention peuvent être compris entre environ 600 dtex et 6000 dtex, avec 6 à 200 filaments. Les titres au filament sont généralement compris entre environ 5 dtex et 420 dtex. Le fil multifilamentaire texturé est assemblé par retord avec au moins un autre fil multifilamentaire, de préférence identique. Le fil obtenu est donc constitué d'au moins deux fils associés. Ces fils associés sont individuellement appelés des "bouts". Les bouts peuvent avantageusement présenter individuellement une torsion ou un entremêlement. De tels torsions ou entremêlements individuels sont destinés à conférer aux bouts une meilleure cohésion des filaments. L'opération de retord pour assembler les bouts consiste à enrouler les bouts les uns autour des autres de manière régulière. Les méthodes, dispositifs et typologies de retord sont bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemple on peut citer les dispositifs dits de "double torsion" ou "uptwist", ainsi que les dispositifs dits de "câblage direct". De tels dispositifs sont par exemple commercialisés par les sociétés Volkman et I.C.B.T. Pour les fils subissant ultérieurement une fixation retord on préfère généralement la technique du câblage direct. On distingue les retords par le sens d'enroulement (sens "S" ou sens "Z") et par le nombre de tours par unité de longueur du fil. Lorsque chacun des bouts présente une torsion individuelle, le sens du retord des bouts entre eux est de préférence inverse au sens de torsion des bouts pris individuellement. A titre d'exemple, les fils généralement utilisés pour la fabrication d'articles tuftés, et de préférence pour la fabrication d'articles à poils coupés, comportent deux ou trois bouts retordus selon un sens S ou Z, avec une torsion de 180 trlm à 300 trlm. L'étape de fixation du retord est réalisée par passage du fil retordu dans une atmosphère chaude et sèche. Par atmosphère sèche, on entend une atmosphère ne contenant pas plus de vapeur d'eau que l'air ambiant. L'atmosphère chaude peut être de l'air, de l'azote ou de l'air appauvrie en oxygène. La température à laquelle le fil est soumis par passage dans l'atmosphère chaude est avantageusement supérieure à la température de transition vitreuse de la matière synthétique. Elle est de préférence supérieure à 150 C, plus préférablement encore supérieure à 170 C, pour un fil à base de polyamide. Tout moyen ou tout dispositif permettant de véhiculer un fil retordu dans une enceinte délimitant un milieu sec et chaud peut être utilisé. On peut par exemple véhiculer le fil retordu dans un four comportant des ouvertures pour l'entrée et la sortie du fil. Le mode de transport du fil dans l'enceinte est avantageusement choisi de façon à ce que le fil soit traité le plus uniformément possible avec un temps de séjour dans le four choisi. Des dispositif convenant à la mise en oeuvre de l'invention sont notamment commercialisés par la société Suessen Corporation par exemple sous les références GVA 2500 ou GVA 5000. De tels dispositifs sont par exemple décrits dans les brevets US 4507832, US 55467513, US 4513514. Ils sont connus de l'homme du métier sous la dénomination de "Suessen Set". Brièvement et schématiquement, le fil à traiter est enlacé autour de plusieurs bandes d'entraînement qui traversent un four. La température dans le four est choisie en fonction de la nature du fil traité. En sortie de four, le fil enlacé autour des bandes d'entraînement est renvidé par exemple sur une bobine. A titre d'exemple la température est comprise entre 200 C et 215 C pour un fil principalement constitué de polyamide 66, ou entre 185 C et 205 C pour un fil principalement constitué de polyamide 6. Les fils selon l'invention sont notamment utilisables pour la fabrication de tapis de type "Saxony", c'est à dire de tapis unis composés de poils coupés d'épaisseur moyenne, les poils étant composés d'au moins deux bouts torsadés. L'épaisseur est généralement comprise entre 8 et 12 mm. Ces tapis sont réalisés par les techniques de tuftage habituelles avec une construction en ligne à partir de fils composés de plusieurs bouts retordus et dont le retord est fixé par traitement thermique. La jauge est par exemple comprise entre 5I32" et 1I16". Le stich est par exemple compris entre 32 et 70, pour 10 cm. Les tapis sont avantageusement teints après l'opération de tuftage. La teinture peut être réalisée par des procédés continus, semi continus ou discontinus, par exemple en barque. D'autres détails ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au vu des l'exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif. Exemple 1 et exemple comparatif 1 Un fil multifilamentaire de titre nominal de 950 dtex, comportant 51 filaments, en polyamide 66, et contenant 0,3% en poids de dioxyde de titane, a été filé en fondu avec une solidification par passage dans de l'eau. Le fil a ensuite été étiré et texturé : la texturation a été réalisée par entassement pneumatique sous jet de vapeur d'eau surchauffée, selon un procédé décrit dans le brevet FR2041654.. Le fil a été conditionné en environ 40 bobines de 5 kg chacune. Des taux d'humidité en poids en différents points des bobines ont été mesurés : 3,2 % à l'extérieur de la bobine, 4,3 % au milieu de la bobine, 5,5 % à l'intérieur de la bobine. On a réalisé ensuite un fil retordu à deux bouts à partir du fil multifilamentaire ainsi obtenu, sur une retordeuse à câblage direct commercialisée par la société I.C.B.T.. Le retord était de 240 trlm. Le fil retordu a été séparé en deux lots sensiblement identiques pour la mise en ceuvre respective de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1. Pour l'exemple 1 le retord a été fixé par traitement thermique en atmosphère sèche à l'aide du dispositif GVA 2500 commercialisé par la société Hdrauf-Suessen. La température de traitement était de 205 C. La torsion du fil après cette étape était de 248 trlm. Le fil a été conditionné en environ 400 bobines d'environ 250 g pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1I10", de stick 35, d'environ 1 mètre de large. La surface tuftée a été teinte en barque selon un procédé usuel. La surface teinte ne présentait aucune rayure. Pour l'exemple comparatif 1, le retord a été fixé par traitement thermique en présence de vapeur d'eau, à l'aide d'un dispositif commercialisé par les établissements Superba. La torsion du fil après cette étape était de 260 trlm. Le fil a été conditionné en environ 400 bobines d'environ 250 g pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1I10", de stick 35, d'environ 1 m de large. La surface tuftée a été tenté en barque selon un procédé usuel. La surface teinte présentait de nombreuse rayures dues à des disparités de teinture. Exemple 2 et exemple comparatif 2 Un fil multifilamentaire de titre nominal de 950 dtex, comportant 51 filaments, en polyamide 66, et contenant 0,3% en poids de dioxyde de titane, a été filé en fondu avec une solidification par passage dans de l'eau. Le fil a ensuite été étiré et texturé : la texturation a été réalisée par entassement pneumatique sous jet de vapeur d'eau surchauffée, selon un procédé décrit dans le brevet FR2041654. Environ 10 t de fil ont ainsi été filées et conditionnées en bobines. Le fil multifilamentaire a été séparé en deux lots sensiblement identiques pour la mise en ceuvre de l'exemple 2 et de l'exemple comparatif 2. Pour l'exemple 2, on a réalisé un retord à deux bouts à environ 252 trlm sur une retordeuse à câblage direct commercialisée par la société I.C.B.T.. Le retord a été fixé par traitement thermique en atmosphère sèche à l'aide du dispositif GVA 2500 commercialisé par la société Hérauf-Suessen. La température de traitement était de 205 C. La torsion du fil après cette étape était de 260 trlm. Le fil a été conditionné en environ 1600 bobines d'environ 3 kg chacune pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1l10", de stick 35, d'environ 4 m de large. La surface tuftée a été teinte en barque selon un procédé usuel. La surface teinte ne présentait aucune rayure. Pour l'exemple comparatif 2, on a réalisé un retord à deux bouts à environ 240 trlm sur une retordeuse à câblage direct commercialisée par la société I.C.B.T.. Le retord a été fixé par traitement thermique en présence de vapeur d'eau, à l'aide d'un dispositif commercialisé par les établissements Superba. La torsion du fil après cette étape était de 260 tr/m. Le fil a été conditionné en environ 1600 bobines d'environ 3 kg chacune pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1 I10", de stick 35, d'environ 4 m de large. La surface tuftée a été teinte en barque selon un procédé usuel. La surface teinte présentait des rayures dues à des disparités de teinture. Exemples comparatifs 3 et 4 Un fil multifilamentaire de titre nominal de 950 dtex, comportant 51 filaments, en polyamide 66, et contenant 0,3% de dioxyde de titane a été filé en fondu avec une solidification à l'air. Le fil a ensuite été filé et texturé : la texturation a été réalisée par entassement pneumatique en atmosphère sèche, à environ 190 C. Le fil a été conditionné en environ 40 bobines de 5 kg chacune. Des taux d'humidité en poids en différents points des bobines ont été mesurés: 2 % à l'extérieure de la bobine, 1,8 % au milieu de la bobine, 1,2% à l'intérieur de la bobine. On a réalisé ensuite un fil retordu à deux bouts à partir du fil multifilamentaire ainsi obtenu, sur une retordeuse à câblage direct commercialisée par la société I.C.B.T.. Le retord était de 240 trlm. Le fil retordu a été séparé en deux lots sensiblement identiques pour la mise en oeuvre respective de l'exemple comparatif 3 et de l'exemple comparatif 4. Pour l'exemple comparatif 3 le retord a été fixé par traitement thermique en atmosphère sèche à l'aide du dispositif GVA 2500 commercialisé par la société Hérauf- Suessen. La température de traitement était de 205 C. La torsion du fil après cette étape était de 248 trlm. Le fil a été conditionné en environ 400 bobines d'environ 250 g pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1I10", de stich 35, d'environ 1 mètre de large. La surface tuftée a été teinte en barque selon un procédé usuel. La surface teinte présentait de nombreuse rayures dues à des disparités de teinture. Pour l'exemple comparatif 4, le retord a été fixé par traitement thermique en présence de vapeur d'eau, à l'aide d'un dispositif commercialisé par les établissements Superba. La torsion du fil après cette étape était de 260 trlm. Le fil a été conditionné en environ 400 bobines d'environ 250 g pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1I10", de stich 35, d'environ 1 m de large. La surface tuftée a été tenté en barque selon un procédé usuel. La surface teinte présentait de nombreuse rayures dues à des disparités de teinture. Exemple 3 Un fil multifilamentaire de titre nominal de 1060 dtex, comportant 51 filaments, en polyamide 66, et contenant 0,6% en poids de dioxyde de titane, a été filé en fondu avec une solidification par passage dans de l'eau. Le fil a ensuite été étiré et texturé : la texturation a été réalisée par entassement pneumatique sous jet de vapeur d'eau surchauffée, selon un procédé décrit dans le brevet FR2041654. Environ 8 t de fil ont ainsi été filées et conditionnées en bobines. On a réalisé ensuite un fil retordu à deux bouts à partir du fil multifilamentaire ainsi obtenu, sur une retordeuse à câblage direct commercialisée par la société I.C.B.T. Le retord était de 248 trlm. Le retord a été fixé par traitement thermique en atmosphère sèche à l'aide du dispositif GVA 5000 à 48 positions commercialisé par la société HSrauf-Suessen. La température de traitement était de 205 C, avec un point de rosée à 96 C et un temps de séjour dans le dispositif d'environ 50s. Le fil a été conditionné en environ 2000 bobines d'environ 4 kg pour fabriquer une surface tuftée de jauge 1I10", de stich 42, d'environ 5 mètre de large et 160 m de long. La surface tuftée a été teinte selon un procédé industriel usuel. La surface teinte ne présentait aucune rayure. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un fil à au moins deux bouts pour la fabrication d'articles tuftés, comportant une phase de fabrication des bouts par filage en fondu d'un fil multifilamentaire en matière thermoplastique, éventuellement étirage, texturation, une phase d'assemblage d'au moins deux bouts par retord, et une phase de fixation du retord, caractérisé en ce que la texturation est réalisée dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau surchauffée, et en ce que la fixation du retord est réalisée par passage du fil dans une atmosphère sèche de température comprise entre la température de transition vitreuse et la température de fusion de la matière thermoplastique. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fil multifilamentai re est solidifié en sortie de filière par passage dans de l'eau. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière thermoplastique est choisie parmi les polyamides, les polyesters, le polypropylène. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la matière thermoplastique est principalement composée de polyamide 66 et en ce que la température de fixation du retord est comprise entre 200 C et 215 C. 5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la matière thermoplastique est principalement composée de polyamide 6 et en ce que la température de fixation du retord est comprise entre 185 C et 205 C. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière thermoplastique comprend au moins 0,1% en poids de particules de dioxyde de titane. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la texturation est réalisée dans une atmosphère contenant un mélange d'air et de vapeur d'eau à température comprise entre 150 C et 190 C. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fixation du retord est réalisées à l'aide d'un dispositif de type Suessen-set. 9. Fils susceptibles d'être obtenus par un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Article tufté fabriqué à partir de fils selon la revendication 9.