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Perfectionnements aux procédés de fabrication de fils volumineux.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés de fabrication de fils volumineux.
Les spécialistes ont longtemps cherché à mettre au point des procédés pour donner aux fibres et aux filaments artificiels (appelés par la suite des fils), certaines des propriétés désirables des fibres naturelles, comme la laine. On a particulièrement cherché à fabriquer des fils artificiels ayant le pouvoir couvrant, le toucher et les propriétés isolantes de la laine. Au cours de ces dernières années, les procédés tendant à atteindre ce but ont été " particulièrement appliqués aux fils entièrement synthétiques tels que ceux à base de polyamide, polyester ou des classes acryliques de polymères, et ont fait l'objet de nombreuses demandes de brevets.
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La plus grande partie de ces procédés vise le crêpage de fils filamentaires continus pour en augmenter le volume et obtenir ainsi les qualités désirées tout en conservant les propriétés les plus désirables du fil synthétique, par exemple une grande ténacité et une excellente résistance à l'abrasion.
Les fils entièrement synthétiques formés de fibres coupées possèdent également certaines des qualités désirées mais n'ont qu'une ténacité relativement faible. Afin de conserver les proprié- tés des fils formés de fibres coupées tout en obtenant une meilleu- re ténacité, les fibres coupées ont été enroulées en une gaine au- tour d'une âme formée d'un fil filamentaire continu de façon que le fil filamentaire continu constitue l'élément supportant la charge du fil combiné formé de la gaine et de l'âme.
La présente invention se rapporte particulièrement aux procédés pour obtenir des fils volumineux de ce dernier type.
Le doublage du la torsion de deux ou plusieurs fils fila- mentaires continus qui ont été étirés dans des mesures différentes, de telle sorte que lors d'un réétirage l'un d'entre eux casse pour donner un fil composé d'une âme filamentaire continue entourée d'une gaine de fibres interrompues, dites fibres coupées, et où les bouts libres des fibres coupées sont apparents à la surface du fil, est une opération bien connue dans la partie. Toutefois, ce procédé pré- sente l'inconvénient que le crêpage éventuellement présent dans l'un ou l'autre des fils est pratiquement éliminé au cours de l'opération de réétirage de telle sorte que le fil combiné n'a qu'un faible volume, et il se produit également des enroulements fréquents des bouts cassés autour des rouleaux étireurs.
On a trouvé à présent que le procédé coûteux de tordage des deux éléments d'orientation différente avant étirage peut être remplacé par une fausse torsion de deux éléments d'orientation diffé- rente à l'état filé, appliquée à l'ensemble de ces éléments au momeni de l'étirage.
Ainsi, lorsque deux fils de polyhexaméthylène adipami- de d'une orientation différente à l'état filé sont chauffés puis subissent une fausse torsion entre le doigt et le rouleau éti-
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reur, le fil est crêpé à l'étirage et simultanément le fil présen- tan t l'orientation la plus forte à l'état filé se rompt en fibres coupées d'une longueur minimum d'environ 8 pouces(200 mm) dans la zone d'étirage à l'état fortement tordu qui bloque les extrémités de filaments cassés.
Dans la zone de détorsion qui fait suite le crêpage dans le fil provenant du procédé de torsion et de fixage par la chaleur provoque le vrillage des extrémités cassées dans le fil, les emmêlant aux filaments continus de façon à former un fil volumineux du type extensible présentant une gaine de fibres coupées, crêpées de longueur importante entourant une âme de filaments con- tinus. On a également découvert que le procédé de fabrication de ce type de fil à gaine et âme ne doit pas être limité à l'emploi de fils présentant des orientations différentes mais peut être obtenu en utilisant deux ou plusieurs fils à caractéristiques physiques différentes qui font que ces fils ont des comportements différents à l'étirage, c'est-à-dire d'allongement à la rupture différent.
L'allongement à la rupture est la mesure dans laquelle un fil peut être allongé avant de se rompre.
Si l'on considère deux fils de polyamide qui doivent être' soumis au procédé de fausse torsion à l'étirage comme décrit ci- dessus, bien que l'invention ne soit pas limitée aux fils de poly- amide, les propriétés physiques et par conséquent le comportement à l'étirage d'un de ces fils peuvent être codifiés de façon à différer de l'autre, par exemple d'une des manières suivantes.
Un additif, par exemple de l'alkathène, peut être introduit dans le @ polymère avant la filature pour obtenir un fil relativement faible se comportant mal à l'étirage, le fil peut être filé dans les condi- tions qui provoquent des variations de denier ou des orientations différentes à l'état filé dans les filaments ou bien il peut être sou.nis à un refroidissement irrégulier après la filature, par exemple en pulvérisant de l'eau sur le fil se trouvant dans le tube de conditionnement de façon à obtenir un fil très sphérulitique ou encore on peut provoquer une fusion irrégulière des filaments au
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cours de la filature.
Dans ces derniers cas, tous les fils ont un comportement assez faible à l'étirage. En variante, le fil peut être usé ou endommagé physiquement ou chimiquement d'une autre manière lors de la filature ou au cours d'une opération ultérieure.
Il n'est pas nécessaire que les fils à utiliser dans le procédé soient du même type, par exemple l'un peut être un polyester et l'autre un polyamide ou bien un polyhydrocarbure et un poly- amide, ou encore un polyester et un polyhydrocarbure, à condition que leur comportement à l'étirage soit différent.
D'autre part, un fil peut être non étirable et l'autre étirable, par exemple la rayonne et un polyamide, ou des polyamides entièrement étirés et @ non étirés. il*
Sous un de ses aspects, l'invention apporte un procédé de fabrication d'un fil volumineux comprenant une âme filamentaire continue crêpée entourée d'une gaine de fibres coupées, dans lequel deux ou plusieurs fils, dont au moins un est thermoplastique et qui'* présentent des allongements à la rupture différents, sont chauffés et les fils combinés sont simultanément soumis à une fausse torsion et étirés, le degré d'étirage étant suffisant pour roppre en fibres coupées le fil ayant la capacité d'allongement la plus faible,
ces fibres formant une gaine autour du ou des fils crêpés restés intacts qui forment ainsi une âme filamentaire continue crêpée, les extrémités des fibres coupées s'emmêlant aux filaments de l'âme.
Le terme fil comprend ici des faisceaux de matières fila- mentaires, des filés et d'autres structures doublées.
On a trouvé en outre qu'un fil volumineux stable à la tension peut être obtenu par un nouveau traitement du fil à gaine et âme décrit ci-dessus. Par "fil stable à la tension", on entend ici un fil volumineux contenant une âme filamentaire continue qui ne subit pas de erte de volume lorsqu'il est soumis à une tension longi tudinale.
En faisant passer le fil étiré obtenu par le procédé dé- crit ci-dessus dans une seconde zone chauffée sous une tension déter
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minée, le crêpage disparaît dans l'âme filamentaire continue, tan- dis que le crêpage dans la gaine de fibres coupées se développe davantage et on obtient un fil stable à la tension formé d'une âme filamentaire continue non crêpée et d'une gaine de fibres coupées crêpées.
Sous un autre de ses aspects, l'invention apporte aussi un procédé de fabrication d'un fil stable à la tension comprenant une âme filamentaire continue pratiquement non crêpée entourée d'une gaine de fibres coupées crêpées, procédé dans lequel un fil obtenu suivant le procède décrit plus haut est ensuite chauffé sous une tension déterminée pour faire disparaître pratiquement tout le crêpage de l'âme filamentaire continue et développer davantage le crêpage dans la gaine de fibres coupées.
L'invention comprend les fils volumineux et stables à la tension produits comme décrit ci-dessus et les articles textiles obtenus par tissage ou tricotage de ces fils.
Un procédé particulièrement avantageux pour introduire la fausse torsion dans un fil et qui peut être utilisé dans le procédé de l'invention, est le procédé de fausse torsion à bride décrit dans le brevet anglais n 890.053. Dans l'application de ce procédé à l'invention, des fils présentant différentes orientations à l'état filé sont amenés à partir de rouleaux alimentaires autour d'un doigt chauffé vers un rouleau étireur muni d'une bride, le fil combiné frottant contre cette bride qui fait tourner rapidement le fil et lui imprime une fausse torsion de telle sorte que le fil est étiré à l'état de fausse torsion intense.
Les bouts de filaments cassés provenant du fil ayant l'allongement à la rupture le plus réduit au cours de l'étirage, sont retenus dans le fil et ne peuvent donc s'enrouler autour du rouleau étireur, défaut qui se rencontre sou- vent lorsque des bouts cassent pendant l'étirage.
Le procédé de l'invention sera décrit dans les exemples suivants qui illustrent l'invention sans la limiter.
Dans ces exemples, le procédé d'introduction de fausse
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torsion pendant l'étirage est le procédé décrit ci-dessus ou l'on équipe un rouleau étireur'de 3,820 pouces (97 mm) de diamètre d'une bride de 5,75 pouces (146 mm) de diamètre ot d'une dureté Shore de 80 . Le doigt, à 1,5pouce (38 ;un) de la bride, est chauffé électri- quement et sa surface chromée est attaquée à l'acide et maintenue à 185 C pour thermofixer la fausse torsion à l'étirage.
EXEMPLE On utilise des fils non étirés de polyhexaméthylène adi- pamide de la manière suivante (a) élément à orientation élevée à l'état filé, fil de
20 filaments ayant un denier de 181 et une biréfrin- gence à l'état filé de 0,021.
(b) élément à faible orientation à l'état filé - fil de
25 filaments ayant un denier de 404 et une biréfrin- gence à l'état filé de 0,0075.
Ces fils sont étirés ensemble sur la bride à une vitesse de 500 pieds par minute (150 m/min.) à un taux d'étirage de 3,65 pour obtenir un fil combiné de 45 filaments d'un denier total de 160 où le fil ayant l'orientation la plus forte à l'état filé est rompu en fibres coupées de grande longueur. Le fil combiné compren donc une âme de fil filamentaire continu de 25 filaments 4 deniers entourée d'une gaine de fil de fibres coupées crêpées de 3 deniers par filament ayant une longueur de fibre de plusieurs pieds.
Un tricot trame obtenu à partir de ce fil a un aspect agréable et un toucher chaud et doux.
Les tissus contenant le fil volumineux de l'invention dans la trame, combiné à une chaîne en polyhexaméthylène adipamide de 60 deniers en armure toile 100 x 69 ou armure satin à quatre fils 100 x 90, présentent de nombreuses petites boucles et bouts de filaments dépassant la surface et ont un toucher sec et agréable.
EXEMPLE 2. -
On obtient un fil de polyhexaméthylène adipamide de 20 filaments où dix filaments ont une orientation à l'état filé diffé- rente du reste de la manière suivante. Le polyamide fondu est
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extrudé en filaments par 20 orifices d'une seule plaque de filière et solidifié par un courant d'air transversal de la façon habituelle, Dix des filaments ainsi obtenus passent autour de doigts en matière céramique de façon que ces filaments tournent deux fois de 90 puis sont recombinés aux filaments restants. Les filaments combinés pas- sent ensuite dans un tube de conditionnement à vapeur et sont enrou'-' lés sur une bobine de la façon habituelle.
L'effet du passage de dix des filaments autour des doigts en céramique est d'augmenter la tension dans ces filaments et, par conséquent, de les étirer dans une mesure plus importante et ces filaments ont donc une orienta- tion à l'état filé plus élevée que celle des filaments restants.
Le fil est traité de la manière décrite pour les fils combinés de l'exemple 1 afin d'obtenir un fil volumineux comprenant une fume de dix filaments continus crêpés entourés d'une gaine de fibres coupées de grande longueur.
EMI7.1
EX':'''1PLE 3. - Les fils de polyhexaméthylène adipamide non étirés utili- sés dans cet exemple sont : (a) élément à orientation élevée à l'état filé - fil de
13 filaments ayant un denier de 119 et une biréfrin- gence à l'état filé de 0,019 (b) élément à faible orientation à l'état filé - fil de
13 filaments ayant un denier de 152 et une biréfrin- ! gence à l'état filé de 0,011.
Ces fils sont étirés ensemble sur la bride à une vitesse de 450 pieds/minute (135 m/min.) à un taux d'étirage de 3,66 pour obtenir un fil du type âme et gaine volumineux ayant un denier total de 80. Après avoir quitté le rouleau étireurole fil est enroulé 1,5 fois autour d'un doigt métallique de 1 pouce (25 m) de diamètre maintenu à 205 C avant d'être envidé. La tension sur le fil entre le doigt et l'envidage est maintenue pratiquement constan- te à 0,15 g/denier. Le fil volumineux obtenu est stable à la tension, avec de petites boucles de fibres crêpées entourant une âme de
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filaments continus pratiquement non crêpés.
Un tissu dans lequel le fil stable à la tension de l'exemple 3 est utilisé comme fil de trame avec un fil de polyhexa- méthylène de 60 deniers comme fil de chaîne, en armure toile 100 x 80, a un toucher plus sec et un aspect moins lustré qu'un tissu filé avec une trame non volumineuse forage des fils filamentaires continus correspondants, ou une trame volumineuse filamentaire con- tinue ne contenant pas de filaments cassés, obtenue en étirant ensemble deux fils non étirés présentant la même orientation à l'état filé dans les conditions données dans ces exemples pour obtenir le fil stable à la tension.
La présence de filaments cassés dans ce fil stable à la tension provoque une augmentation marquée du volume spécifique (g/cm3) du fil comparé à un fil non volumineux formé de filaments continus de 80 deniers 26 filaments ou un fil volumineux formé de filaments continus de 80 deniers 26 filaments formés dans les mêmes conditions que le fil stable à la tension mais sans filaments cas- sés, c'est-à-dire en étirant ensemble deux fils présentant la même. orientation à l'état filé, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Fil Volume, spécifique (g/cm3) Fil stable à la tension de l'exemple 3 2,0 Fil semblable sans filaments cassés 1,55 Fil non volumineux formé de filaments continus 1,19
On peut voir qu'en cassant certains des filaments en fibres de grande longueur, on augmente le volume spécifique du fil, ce qui contribue davantage .au volume total que la fausse torsion appliquée à l'étirage.
Le volume spécifique du fil est mesuré en l'enroulant dans un réservoir de 10,30 cm3 de volume sous une tension de 7 g, le poids du fil nécessaire pour remplir ce volume étant une mesure du volume spécifique du fil exprimé en g/cm3.
Bien que les exemples ci-dessus aient été décrits avec
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référence aux fils de polyhexaméthylène adipamide, on notera que l'invention peut être efficacement appliquée à tous les fils de polyamide et autres fils thermoplastiques, par exemple ceux à base de polyesters ou de polyhydrocarbures.
.REVENDICATIONS, l.- Procédé de fabrication d'un fil volumineux compre- nant une âme filamentaire continue crêpée entourée d'une gaine de fibres coupées, caractérisé en ce qu'on combine deux ou plusieurs fils dont au moins un est thermoplastique, et qui présentent des allongements différents à la rupture et on soumet les fils à une fausse torsion et on les étire à l'état chauffé, le degré d'étirage étant suffisant pour rompre le fil présentant la capacité d'allon- gement la plus faible en fibres coupées, fibres qui forment une gaine autour du ou des fils crêpés restés intacts qui constituent ainsi une âme filamentaire continue crêpée, les bouts de fibres coupées s'emmêlant aux filaments de l'âme.