<Desc/Clms Page number 1>
" Perfectionnements à la fabrication de tissus non tissés".
<Desc/Clms Page number 2>
Lu présente invention est relative à lu fabrication d'étoffes textiles non tissées, ainsi qu'à des articles con- stitués de telles étoffes, aucun filament ou fil continu n'é- tant utilisé dans ces étoffes, qui ne possèdent ni chaîne, ni trame et ne sont pus tricotées.
L'invention a pour objet un procédé perfectionné pour la fabrication d'étoffes textiles non tissées, dans lequel des fibres distinctes peuvent être transformées rapidement en une étoffe cohérente possédant une résistance élevée à la traction, compte tenu de la stabilité de leurs dimensions, cette dernière stabilité pouvant être choisie dans un but déterminé.
Les étoffes cohérentes suivant la présente invention possèdent une résistance élevée à la traction, lorsqu'elles sont très stables quant à leurs dimensions, Par contre, lorsqu'elles possèdent une faible stabilité de dimension , c'est-à-dire lorsqu'elles sont consi- dérablement extensibles, leur résistance à la traction diminue a rapidement, à moins qu'on ne les soumette à un post-traitement spécial, également dans le cadre de l'invention, pour en élever la résistance à la traction.
L'invention a encore pour objet un procédé perfectionné de fabrication d'étoffes textiles non tissées, dans lesquelles les fibres constituantes sont réparties uniformément, c'est-à- dire que ces étoffes sont exemptes de vides répartis au hasard ou de parties minces créées au cours de la transformation des fibres distinctes en une étoffe cohérente.
<Desc/Clms Page number 3>
L'invention est basée sur l'utilisation de fibres ar- tificielles spéciales d'un caractère gênerai connu qui, lors- qu'elles sont soumises à un traitement thermique ou chimique, subissent une déformution en passant d'une forme sensiblement droite à une forme ondulée.
Il a déjà été proposé de fabriquer des étoffe.s tex- tiles non tissées par un procédé utilisant des fibres urtifi- cielles possédant une substantielle énergie potentielle lutente propre à former des ondulations ou frisures. Ces fibres étaient assemblées de manière à former un corps ou une feuille fibreuse lâche, aprés quoi ces fibres étaient soumises à l'action d'un agent libérant l'énergie en question, de façon à amener les fibres à se tortiller, à subir un mouvement giratoire, à s'on- duler, à former des boucles, à se tordre, à se contorsionner et à s'infléchir, en sorte que ces fibres s'entremêlsient et for- maiant une étoffe cohérente en forme de feuille.
Dans ce procède proposé antérieurement, la feuille subissait une contraction. de surface d'environ 50% au cours de l'action de l'agent libé-.- rant l'énergie précitée, ce qui correspondait à une contraction linéaire d'environ 30 %. Au surplus, dans ce procédé connu,
les fibres nppropriées artificielles ou synthétiques possèdent une substuntielle énergie potentielle lutente propre à former des ondulations englobaient des fibres syant une composition non - homogène et possédunt une asymétrie physique ou une instabili- té ou encore des tensions différentes implantées u cours du procédé de fabrication ou induites ultérieurement par un troi" tement physique ou chimique.
Il u été consente à présent, - et 1'* invention est be- sée sur cette découverte,- que pour créer, par le procédé sus- décrit, une étoffe non tissée possédant une résistance élevée à la truction, une absence de vide et une répartition uniforme
<Desc/Clms Page number 4>
des fibres, il est essentiel d'utiliser des fibres discontinues ou courtes possédant une aptitude inhérente ou induite à s'en- rouler uniquement en spirale ou en hélice, lorsqu'elles sont soumises à un traitement physique ou chimique et que toutes les autres circonvolutions des fibres, c'est--dire les tor- tillements, torsions, et contorsions, ont un effet défavorable et rendent les propriétés désirées évoquées plus haut difficiles, sinon impossibles à obtenir.
On a découvert également que, par application du traitement thermique ou chimique pour provoquer l'enroulement des fibres, la nature de celles-ci est, de préfé- rence, telle qu'elles forment toutes uniquement des boucles en spirale ou en hélice de munière sensiblement simultanée, à la même allure et au morne degré. Le degré nécessaire d'enroulement des fibres pour obtenir une étoffe possédant une résistance élevée à la traction exige une contraction linéaire de la nappe ou feuille de fibres posé de l'ordre d'au moins 75 %, cette con- traction pouvant être beaucoup plus grande, comme décrit plus loin.
Dans le procédé proposé antérieurement et décrit plus haut, on a obtenu un produit dans lequel les fibres individuel- les constituantes ont des formes très diverses, certaines fibres étant virtuellement droites, d'autres sous forme de boucles in- dividuelles fermées ou ouvertes et d'autres encore étant ondu- lées, frisées et en forme de S, ces diverses formes représentant sensiblement 99,5 % des fibres, tandis qu'environ 0,5 % des fi- bres sont constituées de spires hélicoïdales serrées, le produit ayant subi une contraction en surface d'environ 50 %.
Un tel produit doit avoir une faible résistance à la traction, un ca- ractère fortement extensible (qui est spécifiquement revendiqué pour le produit) ce qui donne lieu à une grande instabilité des dimensions, une fable résistance au déchirement et une répar- tition irrégulière des fibres, qui conduit à la formation de vidas répartis au hasard,
<Desc/Clms Page number 5>
Contruitement au procédé connu évoqué plus haut, le procédé suivant la présente invention, qui sert à la fabrication d'étoffes texti.les non tissées, consiste à former une nappe ou bande constituée sensiblement uniquement de fibres synthétiques courtes ou discontinues d'un type possédant une aptitude inhé- rente ou 'induite à s'enrouler sur elle-même pour acquérir uni- quement une forme en spirale ou en hélice,
lorsqu'elles sont d' soumises à un traitement activation. tel qu'un traitement ther- mique ou chimique, à faire en sorte que cette aptitude se mani- feste pour toutes les fibres, de manière sensiblement simul- tanée, à la même vitesse et au même degré et à soumettre la nappe ou bande audit traitement d'activation en une ou plusieurs phases.
Bion que les fibres discontinues ou courtes présente-,3 dans lu nappe ce bande initiule puissent être disposées de ma- nière ordonnée, par exemple sensiblement en parallélisme, comme cela est possible lorsqu'on utilise une machine à carder, on préfère que la bande ou nappe initiale soit constituée de fibres discontinues ou courtes disposées au hasard.
Comme indiqué plus loin, l'expression t de manière sen- siblement simultanée, à la même vitesse et au même degré,; si- gnie , dansée cas d'une nappe ou bande de fibres discontinues identiques, que l'enroulement commence sensiblement au même mo- ment et progresse sensiblement à la même vitesse, pour atteindre finalement sensiblement le même degré.
Ceci constitue la forme de réalisation préférée ou optimale du procédé suivant l'inven- tion, mais dans le cas d'une nappe ou bande comportant des pro- portions de fibres discontinues différentes qui commencent par exemple, à s'enrouler sur elle-même à des températures diffé- rentes, on peut obtenir un produit conforme à la présente in- vention par un procédé dans lequel, bien que l'enroulement se produise duns toutes les parties des fibres de manière
<Desc/Clms Page number 6>
simultanée, pendant une certaine phase du traitement, les fi- bres différentes commencent à s'enrouler sur elles-mêmes à des moments différents, pourvu que la dernière proportion de fibres devant s'enrouler sur elles-mêmes commencent à s'enrouler avant que'les premières fibres à s'enrouler sur elles-mêmes aient atteint un degré d'enroulement avancé.
Pour obtenir une résistance élevée à al traction une étoffe uniforme ou des fibres discontinues enroulées l'une dans l'autre, conformément à la présente invention, il est essentiel qu'au cours de la phase d'enroulement des fibres sur elles-mêmes, celles-ci soient aussi libres et aussi exemptes d'entraves que possible, pour amorcer et développer leur fuculté potentielle aussi d'enroulement jusqu'à un degré/avancé que possible, faute de quoi il se produit une condensation non uniforme de l'étoffe, ainsi qu'un enroulement imparfait des fibres sur elles-mêmes.
Si, comme dans le procédé proposé antérieurement, les fibres se tortillent et subissent un mouvement giratoire, les fibres repoussent et gênent les fibres adjacentes, en créant des vi- des et en détruisant l'uniformité de la couche, tout en manquant de créer l'entremêlement tenace adéquat des fibres. Ainsi, deux fibres qui sont en train de s'entremêler peuvent être repous- sées par une troisième fibre qui se tortille sur elle-même, en sorte qu'aucune des trois fibres considérées n'est finule- ment convenablement entremêlée avec les autres, cette situation pouvant se présenter à des degrés divers dans la musse de fibres,.
Pour la même raison, 7,'incorporation de fibres classi- ques, c'est-à-dire de fibres incapables de s'enrouler sur elles- mêmes, tant naturelles que synthétiques, au cours de la pha- se d'enroulement, lorsque les entremêlements ou entrelacements se produisent, affecte défavorablement le comportement des fi- br,es capables de s'enrouler sur elles-mêmes.
<Desc/Clms Page number 7>
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'étoffrs textiles non tissées tel que défini dans un paragraphe précédent, ce procédé consistant à soumettre la nuppe ou bande formée sensiblement de 100% de fibres dis- continues synthétiques capables de s'enrouler en spirale ou en hélice, à une première phase dudit traitement d'activation, pour faire en sorte que les fibres s'enroulent en spirales ou en hélices et s'entrelacent ainsi dans une mesure suffisante pour former une étoffe cohérente et autonome, à introduire dans cette étoffe une proportion uniformément répartie d'une autre fibre courte ou discontinue ou d'une fibre courte ou discontinue clussique, naturelle ou synthétique, de façon que les fibres discontinues ainsi introduites pénètrent dans les interstices de l'étoffé,
et à soumettre la nappe ou bande d'étoffe à une ou plusieurs phases ultérieures dudit traitement d'activation, de façon à faire en -sorte que les fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes acquièrent une configuration entièrement en spirale ou en hélice, de manière à serrer l'étoffe et à emprison- ner et bloquer les fibres discontinues introduites dans l'étoffe.'
Pour l'exécution du procédé décrit dans le paragraphe précédent, les fibres discontinues introduites, c'est-à-dire des fibres classiques introduites dans la nappe, doivent se présen- ter sous une forme manipulable et doivent, à cette fin, être à l'état de flocons, c'est-à-dire que leur longueur doit être de l'ordre de 0,3 cm,
de façon que ces fibres puissent être pulvérisées ou vibrées dans la nappe partiellement condensée de fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes .
Lorsqu'on introduit les fibres classiques dans l'étof- fe, après l'entrelacement des fibres capables de s'enrouler sur elles-mêles, mais avant que les spires de ces derniùres fibres soient serrées, le comportement des fibres capables de s'enrouler
<Desc/Clms Page number 8>
sur elles-mêmes est affecté aussi peu que possible. Au surplus, étant donné que les fibres classiques sont introduites de ma- niére uniforme, pour pénétrer dans les interstices existant dans l'étoffé formée de fibres partiellement enroulées sur elles-mêmes, les fibres classiques peuvent, dans certaines CON- ditions, s'étendre, en forte proportion, transversalement à , l'épaisseur de l'étoffe et former ainsi une couche sur l'étoffé ' finale.
Ceci dépend de la densité de la nappe ou bande de fibres partiellement enroulées en spirale, du mode d'introduction des fibres classiques ou courantes, ,du fait que la nappe ou bande est soumise ou non à des vibrations, les diamètres et/ou des longueurs relatives des fibres enroulées en spirale et des fibres courantes. Ainsi, par exemple, lorsque le rapport des diamètres des fibres enroulées en spirale et des fibres intro- duites est de 10:1 et lorsque ces dernières fibres sont intro- duites, par vibration, dans la nappe de fibres enroulées en spirale, les fibres courantes forment peu ou pas de couche sur l'étoffe.
Il est à noter qu'il importe, dans le cadre de la présente invention, de ne pus utiliser des fibres qui, lors- qu'elles sont activées, c'est-à-dire lorsqu'elles sont amenées à prendre une configuration non droite, forment des noeuds, s'infléchissent, se tordent, se tortillent, subissent un mou- vement giratoire, forment des boucles ou ne sont capables que' de former des spires lâches et pendantes.
La nappe ou bande de base doit, tout au moins initia- lement, et sauf dars le cas exceptionnel indiqué plus loin, être constituée de 100 % de fibres qui forment uniquement des spires hélicoïdales ou en forme de spirale sensiblement à la même vitesse et 2. même degré.
Lorsque les fibres commencent à s'enrouler sur elles-mêmes sous'l'influence du traitement
<Desc/Clms Page number 9>
thermique ou chimique, elles s'agglomèrent et s'entrelacent avec les fibres voisines et ce n'est que lorsqu'une contrac- tion considérable de la surface de la nappe a eu lieu que les trajets suivis pur les fibres diffèrent de ceux formant des spires régulières et décroissantes;ceci est dû aux pressions ou tensions croissantes qu'une ou plusieurs fibres exercent sur les fibres adjacentes, à mesure que les spires deviennent plus serrées. Cependant, au moment où ce stade a été atteint, l'étoffe a acquis sa forme finale et l'entrelacement maximal des fibres a été assuré de manière irréversible.
L'invention concerne également une étoffe textile non tissée ou un article constitué d'une telle étoffe, comprenant ou contenant des fibres synthétiques discontinues constituées d'au moins deux composants s'étendunt longitudinalement et dis- posés excentriquement, un de ces composants s'étendant dans le même sens, mais ayunt une longueur moyenne inférieure à celle de l'autre, le-5 fibres discontinues étant enroulées l'une dans l'autre pour saisir les fibres adjacentes et être saisies pur elles.
Lorsqu'il est dit plus haut que la nappe ou bande de base est constituée sensiblement uniquement de fibres synthé- tiques discontinues capables de s'enroulor sur elles-mêmes, pos- sédant les propriétés définies ou*que la nappe est constituée de 100% de telles fibres, il s'agit de la condition optimale, compte tenu du fait que d'autres fibres (c'est-à-dire des fibres incapables de s'enrouler sur elles-mêmes ou des fibres qui se tortillent, se tordent, subissent un mouvement giratoire ou se contorsicnnent) ont tendunce à 'entruver l'entrelacement des fibres cupables de s'enrouler sur elles-mêmes et à nuire à l'uniformité du produit, en sorte que ces fibres doivent être éliminées ou que leur proportion doit être muintenue à un mi- nimum.
<Desc/Clms Page number 10>
La nappe ou bande de base qui n'est pus constituée de
100% de fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes peut convenir, lorsque les autres fibres en présence sont très fi- nes par rapport aux fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes.
Dans ce cas, la nappe peut contenir, par exemple, 80 % de fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes et 20% d'autres fibres très fines. La présence des autres fibres est possible, parce que relativement des fibres/très fines n'entravent pas l'enroulement sur elles- mêmes covenable et régulier des fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes.
Au surplus, pour assurer le comportement désiré des fibres discontinues dont question plus haut, les longueurs de ces fibres discontinues dans une nappe ou bande donnée doivent, de préférence, ne pas varier trop fortement, bien que le pro- cédé soit efficace avec des fibres discontinues dont les lon- gueurs vont d'environ 1,25 cm ou même 0,31 cm ( pour des fibres fines)' jusqu'à 20 cm ou davantage, selon le produit final désiré.
Ainsi, un mélange de fibres .discontinues de 1,25 cm et de 10 cm dans la couche ou nappe ne convient pas.
L'invention est illustrée davantage dans les exemples représentés sur les dessins ci-annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre, en perspective, des sections convenables de fibres syhthétiques possédant les propriétés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes, lorsqu'elles sont traitées par le procédé suivant la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'une section de fibres homogènes asymétrique possédant les propriétés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes lorsqu'elle est traitée conformément à la présente invention ;
<Desc/Clms Page number 11>
- la figure 3 montre, en perspective, des sections de fibres homogènes asymétriques convenables possédant les proprié- tés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes lorsqu'elles sont truitées par le procédé suivent la présente invention ;
- lu figure 4 montre les diverses formes que prend une fibre synthétique expérimentale pouvant s'enrouler sur elle- même, lorsqu'elle est soumise à un truitement thermique, depuis l'élut froid (non traité) jusqu'à 93 C; - les figures 5 à 12 sont, à plus grande échelle, des vues montrant comment une nappe de fibres synthétiques ex- périmentales se transforme lorsqu'elle est soumise à untraite- ment thermique, depuis 1 état froi fnon traité) jusqu'à 93 C.
Les fibres possédant les propriétés désirées, à savoir: (a) de former uniquement des spires on hélice ou en spirale, (b) de s'enrouler sur elles-mêmes à la même vitesse, (c) de s'enrouler sur elles-mêmes au même degré, et (d) de former des spires serrées peuvent être constituées de produits spécialement préparés ou de produits possédant, de manière inhérente, les propriétés précitées, mais ces derniers produits ne possèdent généralement pas la propriété (d) duns une mesure adéquate.
C'est pourquoi les fibres à utiliser dans le cadre de la présente invention doivent être capables, lorsqu'elles sont soumises à un traitement timermique, chimique ou autre, de se comporter de la manière représentée sur la figure 4 des dessins ci-annexés, depuis la phase (a) jusqu'à la phase (f) et, ou be- soin, jusqu'à la phase (h), c'est-à-dire qu'elles doivent pro- gressivement se transformer en spires hélicoïdales serrées.
D'après ce comportement, on comprendra que l'entrelacement ou entremêlement des fibres distinctes, qui ont été posées sous forme d'une nappe désordonnée, de manière à créer une étoffe ou
<Desc/Clms Page number 12>
structure cohérente est favorise par le fait que, lors de l'enroulement sur elle-même des fibres, les extrémités de chaque fibre s'engagent dans les interstices adjacents entre les fibres voisines, la pénétration des extrémités des fibres dans ces interstices étant facilitée par le fait que le corps incurvé de chaque fibre suit l'extrémité mobile, qui trouve un chemin, à cause de la faible section frontale présentée par la section transversale de la fibre.
Dans le cas d'une nappe ou bande constituée de cer- taines proportions de fibres discontinues différentes (par exemple trois fibres différentes capables de s'enrouler sur elles-mêmes) qui commencent à s'enrouler sur elles-mêmes, par exemple à des températures différentes, les fibres qui s'enrou- lent en premier lieu et les fibres qui s'enroulent en dernier lieu doivent être choisies de façon que les fibres s'enrou- lent en premier lieu n'aient pas atteint un état d'enroulement trop avancé avant que les dernières fibres commencent à s'en- rouler.
Ainsi, comme on le voit à la figure 4, les premières fibres à s'enrouler ne doivent pas avoir atteint un état d'en- roulement supérieur à celui indique en (f) à la figure 4, avant que les fibres s'enroulant en dernier lieu commencent à s'enrouler sur elles-mêmes.
On comprendra, également que les fibres qui, sous l'effet du traitement thermique ou chimique, peuvent passer d'une forme sensiblement droite (en pratique, cette forme peut être arquée), comme montré en (a) à la figure 4, jusqu'à celle d'une hélice serrée, comme montré on (h) à la fig..re 4, formeront, lorsqu'elles sont entrelacées et entremêlées, une étoffe très cohérente, possédunt des dimensions stables,'ainsi qu'une résistance élevée à la traction, la contraction linéai- re étant, par exemple, de l'ordre de 90% . Ainsi, une f:bre
<Desc/Clms Page number 13>
droite de 55 mm peut finalement se présenter sous forme de spires hélicoïdales ayant une longueur de 5,5 mm.
Il résulte de ce qui précède que' des fibres qui, lors- qu'elles sont soumises à un traitement, se comportent de lu dans le procédé minière décrite/antérieurement proposé, c'est-à-dire des fi- bres qui se tortillent, subissent un mouvement giratoire, se tordent, se contorsionnent ou s'infléchissent ne pénétreront pus aisément, sinon pas du tout, dans les fibres adjacentes, de manière à se mêler à celles-ci, étant donné qu'elles ne possèdent pas l'action d'engagement des fibres qui s'enroulent sur elles-mêmes et présentent une section minimale d' s'attaque'?.
Les produits spécianement préparés du type le plus sa- tisfaisant sont constitués par des fibres comportant au moins deux composants en matière synthétique s'étendant longitudinale- , ment et disposés excentriquement, un composant étant constitué d'une matière synthétique ayant un facteur de rétrécissement, sous l'effet c'un tra tement thermique ou chimique, supérieur ou inférieur à celui du ou des autres composants. Il est pré- férable et plus commode d'utiliser une fibre ne comportant que deux constituants. Une telle fibre est qualifiée de fibre bi- naire" dans la suite du présent mémoire.
On peut également utiliser des fibres possédant une composition homogène, mais une section transversale asymétriques de façon que lu fibre comporte à nouveau deux ou plus de deux (de préférence deux) composants en matière synthétique s'é- tendunt longitudinalement et disposésexcentriquement, dont l'un A une section ',volumineuse'! et l'autre une section "atté- nuée'. Le terme a volumineux" signifie que la section considé- rée présente deux dimensions du même ordre de grandeur, c'est- ' à-dire qu'il s'agit d'une section généralement carrée et cir- culaire (voir la partie B aux figures 2 et 3), tandis que
<Desc/Clms Page number 14>
le terme "atténué ,,'signifie que lu section présente une di- mension,
qui s'étend dans une direction déterminée à partir de la partie "volumineuse", qui est du même ordre de grandeur que. lu partie volumineuse, tandis que l'autre dimension est sensi- blement plus petite, par exemple de l'ordre de 1 à 3 ou davan- tuge (voir la partie A aux figures 2 et 3). Comme exemples de sections de fibres asymétriques, on peut citer celles ayant la forme d'un trou de serrure avec une fente étroite, celles ayant la forme d'un "T" avec une tête carrée et une âme étroite, l'arme avec une tête agrandie (voir les exemples donnés à la figure 3).
De telles fibres asymétriques discontinues ou court- tes sont soumises à un traitement physique (par exemple thermi- que) ou chimique, qui provoque un rétrécissement de la matière synthétique dont les fibres sont constituées de manière homogè- ne, les deux composants de sections différentes de la fibre réagissent à des vitesses diff6rentes vis-à-vis du traitement de rétrécissement, le composant à section atténuée réagissant plus vite que le composant à section volumineuse, en sorte que la fibre discontinue asymétrique s'enroule sur elle-même en formont des spirales ou hélices, pur suite du rétrécissement inégal des deux composants.
Dans le cas de fibres binaires ou de fibres asymétri- ques homogènes, un constituant possède, après le truitement thermique ou chimique d'enroulement, une longueur moyenne plus courte que celle de l'autre, bien que les deux constituants continuent à s'étendre dans la même direction. Le constituant , - le plus court occupe une position dans laquelle son rayon de courbure est plus court que celui de l'autre constituunt.
Pour la commodité de la description, on fera référença ci-après à des fibres binaires pour décrire ,davantage l'inven- tion.
<Desc/Clms Page number 15>
Les constituants des fibres binaires peuvent être en des matières synthétiques différentes ou être constitués de la même matière synthétique, auquel cas un constituant est modifié soit (1) en ajoutant une matière d'addition qui (a) augmente son facteur de rétrécissement ou (b) augmente sa vitesse de réaction lors du truitement de rétrécissement (pur exemple traitement thermique ou chimique) soit (2) en modifiant la structure cristalline ou moléculaire de la matière synthétique pur des moyens extérieurs, par exemple par la chaleur, pur des manipulations mécaniques ou pur un rayonnement. On préfère que les fibres binaires soient formées de deux constituants ou com- posants en des matières synthétisas différentes.
L'expression "matières synthétiques différentes!? désigne soit des matières synthétiques totalement différentes au point de vue chimique, telles. que, par exemple, le polypropylène pour un constituant et le polyéthylène pour l'autre constituant, soit des formes apparentées de ce qui constitue chimiquement la même matière synthétique, par exemple du polyéthylène à basse densité pour un constituant et du polyéthylène à densité élevée pour l'autre constituant ou du Nylon 6 pour un constituant et du Nylon 66 pour l'autre constituent.
Dans un procédé'préféré de production de fibres binai- res, deux matières synthétiques fondues différentes sont ame- nées, sous pression, à un orifice de filage ou d'extrusion com- mun qui réunit les deux matières, de manière à former un mono- filament de fibres binaires. Les deux matières synthétiques se rencontrent, de préférence, immédiatement avant l'orifice d'extrusion ou dans cet orifice lui-même, de manière à éviter un mélange désordonné des deux matières. A cette fin, ces ma- tières sont avantageusement maintenues séparées, jusqu'au mo- ment de l'extrusion, par une cloison dans l'orifice.
<Desc/Clms Page number 16>
Le filament de fibre binaire peut aussi être formé à partir de deux orifices d'extrusion 17 alimentés chacun à partir de sources distinctes de matières synthétiques différentes possé- dant les propriétés voulues, les points de décharge ou embou- chures des orifices étant tellement voisins que les deux cou- runts convergent et se combinent pour obtenir une fibre binaire constituée'de deux composants linéaires distincts.
Les fibres binaires à utiliser dans le procédé suivant la présente invention peuvent également être produites par des techniques de filage par voie humide ou en présence d'un solvant.
Le monofilament de fibre binaire est soit réellement en une seule pièce, soit constitué de composants qui adhèrent l'un à l'autre, deux composants linéaires distincts étant, dans tous les cas, présents. Par ailleurs, pour faire en sorte que les fibres binaires, sous forme de fibres courtes, s'enrou- lent uniquement sous forme d'hélices ou de spirales (c'est-à- dire sans se tortiller, se contorsionner ou subir un mouvement giratoire), il est préférable que les deux constituants ne soient pas, à l'état non enroulé, en vrille autour de leur axe commun, étant donné que ceci donne lieu à des mouvements gira- toires et analogues des fibres, lors du traitement d'enroulement, ce qui n'est pas souhaitable, comme on l'a décrit plus haut.
Les fibres binaires utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent posséder les sections transversales suivantes (voir la figure 1) à titre d'exemple : I. Pour une fibre de section circulaire, les deux constituants peuvent être : (a) semi-circulaires, (b) en forme de segments ayant une forme autre que la for- me semi-cirCULSIRE.
<Desc/Clms Page number 17>
II. Pour une fibre possédant, en section, un axe principal et un axe secondaire, par exemple pour une fibre de section elliptique ou rectangulaire, les deux constituants peuvent se trouver de part et d'autre d'une ligne tracée : (c) sur l'axe principal ou parallèlement à celui-ci ou (d) sur l'axe secondaire ou parallèlement à celui-ci.
III. Pour des fibres possédant d'autres sections, par exemple une section en T, les deux constituants peuvent avoir cha- cun une section transversale elliptique ou rectungulaire et peuvent être disposés en T, l'extrémité d'un des con- stituants étant en une pièce ou étant collée à l'autre constituant, à mi-distance de ses extrémités.
IV. Les deux constituants peuvent chacun présenter une section transversal'.; circulaire ou elliptique et former ensemble une section transversale en forme de huit. (Les figures géométriques évoquées ci-dessus sont purement descriptives et indicatives et les sections réelles des fibres binaires ne correspondent pas nécessairement exactement ou stricte- ment à ces figures; de plus, les sections transversales données ci-dessus sont purement exemplatives et ne consti- tuent pas une liste exhaustive de sections transversales possibles).
V. Un constituant peut comporter un noyau disposé excentri- quement dans l'outre constituant.
Les deux constituants linéaires de la fibre binaire peuvent chacun représenter 50% de la fibre ; bien l'un ou l'autre des constituants peut représenter plus ou moins de 50%, comme indiqué plus hout.
Le filament extrudé ou filé à l'état fondu qui forme la fibre binaire peut être étiré, de manière à présenter un degré déterminé d'orientotion et peut alors être refroidi au
<Desc/Clms Page number 18>
moyen d'air ou d'eau ou par d'autres moyens appropriés. Après refroidissement, le filament est étiré à l'état froid ou à une température appropriée, selon la matière dont sont formés les constituants, pour effectuer une orientation moléculaire.
Cependant, selon les types de matière synthétique utilisée, l'étirage doit seulement s'effectuer dans une mesure telle qu'aucune contraction ou séparation différentielle subséquente des constituants n'ait lieu lors du relâchement de la fibre, ce qui rendrait les fibres impropres à être utilisées dans le procédé suivant la présente invention tel qu'il est décrit dans le présent mémoire, par exemple par suite d'une torsion axiale des constituants l'un autour de l'autre,'par suite d'un enrou- lement prématuré excessif ou par suite d'une séparation des constituants. Les considérations émises ci-dessus s'appliquent également à d'autres modes de production de fibres synthétiques, ou pur exemple aux fibres filées par voie humide 7en présence d'un solvant.
On choisit les matières synthétiques dont sont con- stitués les deux composants des fibres binaires, de façon que ces composants restent réunis, c'est-à-dire forment une pièce, au cours du traitement d'enroulement et dans le produit fini ou de façon que ces composants puissent subir une dissociation au cours de la phase finale d'enroulement. Cette dissociation est provoquée en choisissant des matières synthétiques pour les deux composants, qui adhèrent l'une à l'autre au cours du fila- ge, de l'orientation, du découpage en fibres courtes et de la pose des fibres pour former une nappe ou bande, mais qui se séparent sous l'influence de la chaleur ou lors d'un truitement chimique au cours des phases finales d'enroulement.
Ainsi, une fibre binaire, dans laquelle un des constituants est du poly- propylène et l'autre du polyéthylène de densité élevée peut
<Desc/Clms Page number 19>
être amenée à se scinder en ses deux composants à une tempéra- ture élevée, lorsque l'enroulement est presque terminé. La scission longitudinale que peuvent subir des fibres discontinues, est évidemment réglée, en partie, par la liberté que ces fibres ont de scinder et de se séparer, car dans les parties des fi- bres distinctes qui sont fermement aggripées ou entourées par d'autres fibres discontinues, une scission effective en parties distinctes est empêchée. En séparant effectivement les fibres en direction longitudinale, de cette manière, la texture et le toucher de l'étoffe sont modifiés.
La formation de lu nappe ou bande initiale de fibres discontinues, avant le traitement d'enroulement, constitue une phase critique du procédé et a uncinfluence considérable sur le produit final. Il est essentiel que le support de la bande ou nappe n'affecte pas la liberté des fibres à s'enrouler sur elles- mêmes, à s'entrelacer et à se condenser, ni la liberté de l'é- toffe formée à se contracter de manière uniforme. On comprendra également que, si la nappe ou bande est posée sur une surface plane, par exemple une bande ou feuille en métal, la surface du tissu final qui se trouve à la partie supérieure est diffé- rente de celle qui est contact avec la bande ou feuille, c'est-' à-dire que la surface inférieure est plus plane et plus régu- lière que la surface supérieure.
Pour permettre aux fibres et à l'étoffe en cours de formation de se déplacer sans entraves ni contraintes, lu nappe ou bande peut être posée dans un liquide à base d'eau, dont la densité a été réglée, au besoin, (et qui peut contenir un agent mouillant) de façon que les fibres soient en suspension dans le liquide ou aient tendance à flotter vers la surface de ce liquido.
<Desc/Clms Page number 20>
Cependant, pour régler les surfaces du produit final, la nappe ou bande peut, tout au moins au cours des phases fi- nules d'enroulement, être condensée ou comprimée entre des sur- faces plunes, par exemple entre des bandes en métal. Il importe cependant que les bandes en métal ne compriment pas trop forte- ' ment la nappe ou bande, jusqu'à ce que l'enroulement des fibres sur elles-mêmes et la contraction de l'étoffe soient bien avan- cés, sinon une structure non uniforme avec des vides désordon- nés, souvent de grandeimension, est créée.
Ainsi, une nappe de fibres discontinues binaires po- sées dans de l'eau et portées dans de l'eau peut être chauffée, de maniére à provoquer un enroulement des fibres discontinues et unjrétrécissement de l'étoffe en cours de formation, celle-ci passant ensuite entre des bandes métalliques qui convergent, ces bandes pouvant également être chauffées, pour régler la forme finale de la surface de l'étoffe, sur ses deux faces.
Au cours de la pose des fibres discontinues dans un liquide à densité élevée, on fait en sorte que ces fibres s'é- . tendent toutes sensiblement en direction horizontale et soient disposées en profondeur. Même si de nombreuses fibres viennent heurter, au cours do leur pose, la surface du liquide par leur bout, elles prennent immédiatement après une position horizontu- le.
Pur contre, si les fibres sont posées sur une surface soli- de, par exemple sur une bande en métal, les premières fibres posées forment une couche de fibres disposées horizontalement au hasard, présentant un grand nombre d'interstices, dans les- quels une certaine nroportion des fibres posées ultérieurement tombent par leur bout et restent ainsi sensiblement verticales, en sorte que le produit final acquiert un aspect totulement différent en suriace.
<Desc/Clms Page number 21>
En variante, on permet uux fibres discontinues de passer dans l'intervalle ménagé entre deux surfaces convergentes (qui peuvent être mobiles), l'intervalle initial entre les surfaces étunt tel qu'un pompage dos fibres TRANversalement à l'intervalle est réduit à un minimum; dune cc cas, des vibra- tions peuvent être appliquées à l'une et/ou l'autre dos surfa- ces.
Lu nappe, légèrement confinée entre les deux surfuces, est ensuite soumise à un chauffage, pour ussurer un enroulement des fibres et les surfuces convergent encore dovantage au cours r des phases finales, pour conférer un aspect régulier uux surfaces de l'étoffe,
Les surfuces convergeuntes peuvent être plunes ou courbées en section trunsversule ou peuvent être constituées par des surfaces coniques coaxiales, pour la production d'un produit tubulaire, Les fibres discontinues peuvent tomber entre les surfaces ou pauvent être tirées vers le huut entre les sur- fuces, dès que les fibres contenues dans la nappe ou bunde se sont enroulées suffisamment pour s'entrelacer et produire une étoffe cohérente capable de supporter une traction.
Au lieu d'obtenir une étoffe en forme de feuille ou une étoffe tubulaire par le procédé suivunt lu présente invention, tel que décrit plus haut, on peut obtenir directement des arti- cles de forme déterminée à partir de fibres discontinues. Pour lu production d'articles de forme déterminée, un dispositif con- formateur est nécessaire, muis ce dispositif conformuteur doit pouvoir subir une contraction suffisunte, pour permettre le rétrécissement très important en surface de lu nappe de fibres, en particulier vu cours des phases antérieures du traitement d'enroulement des fibres sur elles-mêmes (voir le tableau I donné plus loin).
Les fibres discontinues à l'élut *,froid,,
<Desc/Clms Page number 22>
(c'est-à-dire à une température de 18 C) peuvent être disposées - sur le dispositif conformateur pur aspiration d'air ou aspira- tion d'un liquide à travers los trous ou les pores ménagés dans la surface,du dispositif conformuteur ou pur dépôt électro... statique, après quoi le dispositif conformuteur est contracté, lorsque le traitement d'enroulement est appliqué uux fibres dé- posées.
En disposant convenablement les trous ou les pores ou la matière superficielle pouvunt être chargée électrostatique- ment du dispositif conformateur, des fibres peuvent être dépo- sées sur des p; rties déterminées d'avance du dispositif confor- mcteur. On peut également mettre les fibres discontinues en sus- pension dans un liquide, dont la densité a été réglée pour se rapprocher de celle des fibres discontinues, de façon qu'un dispositif conformatour immergé soit totalement entouré de fi- bres discontinues réparties de manière adéquate, en sorte que, lorsque le traitement d'enroulement commence (par exemple en chauffant le liquide) les fibres s'enroulent sur elles-mêmes, de manière à former une "étoffe cohérente, qui se contracte sur le dispositif conformateur,
dont on provoque alors la contraction dans une mesure proportionnelle à celle dont l'é- toffe se contracte elle-même.
Lorsqu'une nappe ou bande de fibres discontinues doit être formée dans de l'air (c'est-à-dire pas dansun liquide) des problèmes se posent pour la manutention des fibres, comme cela est bien connu dans lu pratique textile courante. Pour obtenir des nappes ou bandes de fibres, dans lesquelles les fibres discontinues s'étendent tout à fait au hasarda par oppo , sition à ce qui se passe dans un fil tordu où les fibres discon- tinues sont toutes dans un parallélisme général, on peut uti- liser les machines classiques servant à la formation de nappes désordonnées.
<Desc/Clms Page number 23>
Une des'raisons principales pour lesquelles des diffi- cultés peuvent se produire pour lu manutention des fibres dis- continues, dans le cadre de la présente invention, est due au rapport très élevé entre la longueur et le diamètre des fibres (rapport L,D) et, pur conséquent, à l'absence de rigidité des fibres et à leur tendance à adhérer l'une à l'autre, spéciale- ment lorsqu'il s'agit de fibres de très faible denier.
Bien que pour de nombreuses applications, dans le ca- dre de lu présente invention, un rapport L:D faible dos fibres discontinues puisse donner les résultats désirés, des fibres discontinues fines ayant un rapport L:D relativement élevé doivent presque certainement exiger in truitement à l'aide d'une machine de formation de nappes duns lesquelles les fibres sont réparties au hasard, pour mettre les fibres en place duns une nappe ou bande, avant le traitement d'enroulement. On peut en= suite, au besoin, fuire passer la nuppe dans laquelle les fi- bres sont réparties au hasard, en dessous de lu surfuce d'un liquide de fuible densité, qui peut uugmenter l'écurtement en- tre les fibres.
De même, lorsqu'on utilise des fibres disconti- nues courtes et très fines, il peut être nécessaire de faire passer ces fibres, de munière connue, dans un champ électrique, pour séparer les fibres qui adhèrent l'une à l'autre.
Pour un rapport L;D donné, plus le diamètre des fibres est élevé, plus il est facile de les manipuler et lorsque le diamètre des fibres est tellement grand (par exemple de 0,025 mm ET davantage) quo les fibres sont plutôt qualifiées de "TIGES" plutôt que de fibres textiles, la manipulation de ces fibres ou "tiges" devient d'autant plus facile que ces fibres ou "tiges" sont plus grosses. Il est à noter que la présente invention peut s'appliquer à des "tiges" très ;rosses ayant, par exemple, un diamètre de 0,31 ou 0,62 cm, à condition que le
<Desc/Clms Page number 24>
rapport L :D soit raisonnuble.
Le truitement d'enroulement auquel les fibres binaires sont soumises dépend des matières synthétiques dont les consti- tuants des fibres sont faits, ce truitement d'enroulement pou- vunt être un traitement thermique ou un traitement chimique.
Lu manière dont le traitement, thermique ou chimique, est appliqué dépend également des matières synthétiques en pré- sence. Dans le cas d'un traitement thermique, une fibre binaire en polyéthylène de densité élevée et en polyéthylène de faible densité peut être traitée rapidement en une seule phase, tandis qu'une fibre binaire en Nylon 6 et en Nylon 66 peut exiger un truitement thermique échelonné et réglé avec soin, chaque appli- cation de chaleur se faisant très rapidement et étant suivie d'un refroidissement rapide, pour éviter une fixation par la chaleur du Nylon à l'état semi-cnroulé.
Les exemples suivants décrivent des traitements ther- miques applicables.
EXEMPLE I
Une nappe de fibres binaires, dont un/constituant est du Nylon 6 et l'autre du Nylon 66 a été truité thermiquement dans une utmosphère inerte (pur exemple une atmosphère d'azote) pour éviter la dégradation du Nylon aux températures élevées.
Dans la première phuse, la nappe a été soumise à une tempéra- ture de 170 C pendant 1 seconde, puis refroidie rapidement, pour provoquer un enroulement initial des fibres sur elles-mêmes.
Au cours de la seconde phase, la nappo a été soumise à une tem- péruturc de 200 C et à nouveau refroidie rupidement. Finalement, la nappe u été soumise à une température de 230 C pendant envi- ron 2 secondes , puis refroidie (cette phase de refroidissement ! ne doit pas être aussi rapide que les phases initiules).
<Desc/Clms Page number 25>
EXEMPLE II
Une nappe de fibres binaires dont un constituant est du polyéthylène busse densité et l'autre du polyéthylène huute den- . , sitéa été posée duns de l'eau à 40 C et la tempéruture u été élevée jusqu'à 55 C. A cette tempéruture, un enroulement suffi- sant a eu lieu pour provoquer un entrelacement des fibres et lu nappe, qui avait subi une contruction linéaire de 20%, a pu être traitée avec ménagement. La nuppe a été retirée de l'eau et placée entre des plaques métalliques perforées, entre les- quelles elle étuit soumise à une légère pression. L'ensemble a alors été placé dans de l'eau à 65 C pendant 2secondes, puis re- tiré de l'eau.
Les plaques ont été ensuite rapprochées davanta- ge, pour rétablir la légère pression appliquée à la nappe, après quoi on a mis l'ensemble dans de l'eau à 82 C, A ce stude, lu nappe était bien comprimée et condensée et elle présentait une surface très lisse, tout en uyunt subi une contruction linéaire de 40%. Lu nappe a été finalement plucée dans de l'eau à 100 C pendant 5 secondes, saus que les plaques et la surface de lu nappe. subissent une altération.
On donnera ci-après quelques commentaires sur les des- sins ci-joints, La figure 1 montre des sections de fibres binai- res comportant deux constituants s'étendant longitudinalement -. , . et disposées excentriquement, un de ces constituants étant en une mutière synthétique :ayant un facteur de rétrécissement ther- mique ou chimique plus élévé ou moins élevé que l'autre consti- tuant. Les figures 2 et 3 montrent les sections de fibres homo- gènes asymétriques comportant deux constituants s'étendant lon- gitudinalement et disposés excentriquement, dont l'un (B) pré- sente une section volumineuse et l'autre (A) une section atté- nuée.
Les sections illustrées aux figuras 1 à 3 des dessins ci- annexés et décrites plus haut sont uniquement des exemples et les
<Desc/Clms Page number 26>
figures 1 à 3 ne sont pus exhaustives. La figure 4 montre com- ment se présente successivement une fibre binaire expérimentale d'une section telle que celle montrée à la figure 1 (I,a), les deux constituants étant respectivement du polyéthylène de densité . élevée et du polyéthylène de faible densité, le polyéthylène de faible densité étant le premier à'commencer à rétrécir (étant donné qu'il possède le pouvoir rétrécissant le plus élevé sous l'effet de la chaleur). On observera que la fibre prend pro- gressivement une forme d'hélice de plus en plus fermée.
Au mo- ment où une température de 490C, figure 4 (c), a été atteinte, lu fibre s'est enroulée, de manière à former un "cercle" complet, c'est-à-dire qu'elle forme virtuellement une figure formée.
Dans le cas de fibres isolées, lu forme finale est celle d'une hélice fermée, figure 4 (h) de diamètre constunt et d'une lon- gueur axiale excédant le diumètre de la fibre (pour une fibre de longueur pratique utilisable dans le cadre de l'invention), mais comme on le voit en considérant lu figure 12, la configu- rution d'hélice montrée à la figure 4 (h) n'est pus atteinte, pur suite des influences mutuelles que les spires des fibres adjacentes exercent l'une sur l'autre au cours des phases ulté- rieures de l'enroulement (c'est-à-dire aux températures supé- rieures à environ 60 C duns l'essai illustré).
La figure 4 (h) montre cependant combien lu spire formée par des fibres binuires peut être serrée et elle montre, pur conséquent, les forces po- tentielles disponibles pour obtenir une étoffe cohérente possé- dant une grande résistunce à lu traction et une bonne stabilité de dimensions.
Les figures 5à 12 montrent comment se déforment pro- gressivement des fibres binaires telles que colle illustrée à le figure 4, lorsqu'elles sont assemblées sous forme d'une nappe ou bande, lors d'un traite ment thermique, les diverses
<Desc/Clms Page number 27>
, phases de traitement thermique ayant lieu aux mêmes températures qu'à la figure 4. Les fibres discontinues ont été posées uu ha- sard dans de l'eau sous forme d'une nappe ou bande et la tempé- rature de l'eau a été élevée depuis environ 18 C jusqu'à 93 C.
Le tableau 1 suivant indique pour chacune des figures 5 à 12 les températures ainsi que lu contraction de surface que subit la nappe, avec des commentaires sur l'état des fibres.
Tableau I
EMI27.1
<tb> Fig. <SEP> Temp..Contruction <SEP> Commentaires
<tb>
EMI27.2
¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯,¯¯ ¯ de surface
EMI27.3
<tb> 5 <SEP> "froid" <SEP> - <SEP> En <SEP> pratique, <SEP> les <SEP> fibres <SEP> peuvent
<tb>
<tb>
<tb> (18 C) <SEP> être <SEP> 'droites" <SEP> à <SEP> urquées.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
6 <SEP> 45 c <SEP> 75% <SEP> IS <SEP> figures <SEP> formées <SEP> par <SEP> les
<tb>
<tb>
<tb> fibres <SEP> s'enroulant <SEP> sur <SEP> elles-
<tb>
<tb>
<tb> mêmes <SEP> ne <SEP> sont <SEP> pas <SEP> encore <SEP> com-
<tb>
<tb>
<tb> plètes.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
7 <SEP> 49 c <SEP> 84% <SEP> Les <SEP> figures <SEP> formées <SEP> pur <SEP> les <SEP> fi-
<tb>
<tb>
<tb> bres <SEP> s'enroulant <SEP> sur <SEP> elles-
<tb>
<tb>
<tb> mêmes <SEP> deviennent <SEP> complètes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 52 C <SEP> 89% <SEP> Les <SEP> figures <SEP> formées <SEP> pur <SEP> les <SEP> fi-
<tb>
<tb>
<tb> bres <SEP> s'enroulunt <SEP> sur <SEP> elles-
<tb>
<tb>
<tb> mêmes <SEP> sont <SEP> tout-à-fait <SEP> complètes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 57 c <SEP> 92% <SEP> Forme <SEP> circulaire <SEP> (hélicoïdale)
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> fibres <SEP> encore <SEP> prévalentes,
<tb>
<tb>
<tb> mais <SEP> certaines <SEP> fibres <SEP> sont <SEP> dis-
<tb>
<tb>
<tb> tordues <SEP> (d).
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
10 <SEP> 63 C <SEP> 93% <SEP> Interaction <SEP> des <SEP> spires <SEP> adjacen-
<tb>
<tb>
<tb> tes <SEP> plus <SEP> serrées <SEP> commence <SEP> à <SEP> dis-
<tb>
<tb>
<tb> tordre <SEP> des <SEP> fibres <SEP> (c) <SEP> à <SEP> partir
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> la <SEP> configuntion <SEP> circulaire
<tb>
<tb>
<tb> (hélicoïdale),
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11 <SEP> 77 C <SEP> 96% <SEP> Distorsion <SEP> substantielle <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> majorité <SEP> des <SEP> fibres <SEP> à <SEP> partir <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> configuration <SEP> circulaire
<tb>
<tb>
<tb> (hélicoïdale)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP> 93 C <SEP> 97% <SEP> Compression <SEP> et <SEP> contraction <SEP> ma-
<tb>
<tb>
<tb> ximale,
<SEP> vides <SEP> correspondant
<tb>
<tb>
<tb> sensiblement <SEP> au <SEP> diamètre <SEP> des
<tb>
<tb>
<tb> fibres.
<tb>
<Desc/Clms Page number 28>
La mutièro en feuille ou tubulaire obtenue par le pro- cédé suivant la présente invention, tel qu'il a été décrit plus huut, peut être soumise à divers traitements ultérieurs ou à divers traitements nu cours des phases finales de l'enroulement des fibres sur elles-mêmes.
Ainsi, lorsque le degré désiré d'enroulement des fi- bres sur elles-mêmes et lu condonsution de l'étoffe obtenue ont eu lieu, l'étoffe peut : ' ' (u) être pulvérisée à l'aide d'un adhésif ou trempée dans un adhésif qui, lors de son durcissement ultérieur, provoque une liaison accrue entre les fibres composantes; (b) être pulvérisée à l'aide d'un solvant ou trempée dons un solvant qui provoque le ramollissement d'au moins un des constituunts des fibres et rend ce constituant adhésif, de telle sorte, qu'après séchage, des points d'adhérence sont créés entre lés fibres ou entre certaines d'entre elles, ce .qui augmente la liaison entre les fibres.
(c) après le traitement décrit en (a) ou (b) ci-dessus, l'étoffe peut être soumise à un traitement thermique (pur exemple) pour faire en sorte que les fibres composantes s'enroulent encore davantage l'une sur l'autre.
L'effet des traitements (a) ou (b) est d'augmenter la résistance à la traction de l'étoffé, lorsque celle-ci n'a pas été entièrement condensée et est peu stable quant à ses dimen- sions et possède, pur conséquent, une résistance à la traction relativement faible.
Le traitement mentionné en (c) ci-dessus est particu- lièrement efficace, lorsque la nappe est trempée dans du latex de caoutchouc ou dans une sutre matière élastomère appropriée, qui est ensuite séchée à une température ne dépassant pas la
<Desc/Clms Page number 29>
température de traitement final atteinte avant que la nappe soit trempée duns le Intex ou autre matière, lu nippe étont fil nulement, lorsque le latex ou uutre matiére à sécher, soumise à un traitement à une température plus élevée, pour fuire en sorte que les fibres s'enroulent davantage sur elles-mêmes et que le latex ou autre matiére soit sollicité.
Des nuppes, blocs ou cylindres condensés et épuis de fibres enroulées l'une sur l'autre suivant la présente inven- tion, ayant éventuellement subi les traitements (a), (b) ou (c) susdécrits ou AYANt subi un traitement tel que les fibres soiont fortement enroulées sur elles-mêmes, peuvent être découpés en deux ou plus de deux couches, par découpage suivant leplan mé'- diun ou parallélement à ce plan, ces produits pouvant aussi être pelés pour former un: feuille continue sensiblement de lu même manière que celle utilisée pour lu production de bois contreplaqué, ce qui permet d'obtenir des feuilles plus minces d'une étoffe textile non tissée.
Une nappe condensée d'épaisseur double suivant lu pré- sente invention pout également être couverte, sur chaque surface, d'un tissu de support collé, PAR exemple un tissu tissé en jute, après quoi le produit peut être divisé en deux parties par dé- coupuge dans le plan médian, ce qui permet d'obtenir deux cou- ches identiques sur un support, chacune de ces couches syant une surface qui ressemble à celle d'un poil coupé.
L'invention permet également de gaufrer l'une et/ou l'uutre des surfuces de lu nippe aprés la phase fincle du trui- tement d'enroulement des fibres sur elles-mêmes ou au cours de cette phase. Le produit partiellement ou entièrement condensé peut également être soumis à une pression élevée entre des pla- teaux chauffés ou des rouleaux chauffés, de manière à être com- primé, pour former une feuille ajourée, dons la:
quelle les
<Desc/Clms Page number 30>
fibres sont reliées entre elles par la chaleur dans le cas d'un produit partiellement condensé, ou pour former une feuille plei- ne ou une feuille à surface pleine, dans le cas d'un produit complètement condensé, les feuilles pressées à chaud ayant une résistance élevée à la traction, en comparaison de celles d'un article moulé "par injection ou extrudé, en raison du fait que les fibres initiules ont été orientées moléculairement.
L'une et/ou l'autre des surfaces du produit final peu.. vent être "dressées" ou "brossées" comme dans le cas de couver- tures textiles ou de tissus analogues, de manière à produire une nappe plus poilue.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que les produits suivant l'invention peuvent être soumis à de nombreux traitements auxquels les é- textiles toffes/classiques peuvent être soumises.
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements in the manufacture of non-woven fabrics".
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to the manufacture of nonwoven textile fabrics, as well as to articles made from such fabrics, no filament or continuous yarn being used in these fabrics, which have neither warp nor. weft and are no longer knitted.
The object of the invention is an improved process for the manufacture of nonwoven textile fabrics, in which discrete fibers can be rapidly transformed into a cohesive fabric having high tensile strength, taking into account the stability of their dimensions, this last stability that can be chosen for a specific purpose.
Coherent fabrics according to the present invention have a high tensile strength when they are very dimensionally stable, on the other hand when they have low dimensional stability, that is to say when they are Considerably stretchable, their tensile strength decreases rapidly, unless they are subjected to a special after-treatment, also within the scope of the invention, to increase the tensile strength.
A further object of the invention is an improved process for the production of non-woven textile fabrics, in which the constituent fibers are uniformly distributed, i.e. these fabrics are free from randomly distributed voids or thin parts created. during the transformation of the individual fibers into a cohesive fabric.
<Desc / Clms Page number 3>
The invention is based on the use of special artificial fibers of a known general character which, when subjected to thermal or chemical treatment, undergo deformation from a substantially straight shape to a straight shape. wavy shape.
It has already been proposed to manufacture nonwoven textile fabrics by a process using urticarial fibers having a substantial potential energy capable of forming waves or crimps. These fibers were put together to form a loose fibrous body or sheet, after which these fibers were subjected to the action of an energy releasing agent in question, so as to cause the fibers to wriggle, to undergo a gyrating, waving, forming curls, twisting, twisting and bending, so that these fibers intertwine and form a cohesive sheet-like fabric.
In this previously proposed process, the sheet was contracting. of area of about 50% during the action of the aforementioned energy-releasing agent, which corresponded to a linear contraction of about 30%. Moreover, in this known process,
the appropriate artificial or synthetic fibers have a substantial potential energy capable of forming undulations, including fibers having a non-homogeneous composition and possessing a physical asymmetry or an instability or else different tensions implanted during the manufacturing process or induced subsequently by a physical or chemical change.
It has now been agreed - and the invention is based on this discovery - that to create, by the above-described process, a nonwoven fabric having a high tensile strength, an absence of void and. a uniform distribution
<Desc / Clms Page number 4>
fibers, it is essential to use staple or staple fibers having an inherent or induced ability to coil only in a spiral or helix, when subjected to physical or chemical treatment and all other convolutions fibers, ie twisting, twisting, and writhing, have an adverse effect and make the desired properties discussed above difficult, if not impossible, to obtain.
It has also been found that, by application of the thermal or chemical treatment to cause the fibers to wind, the nature of the fibers is preferably such that they all form only spiral or helical loops of the same kind. substantially simultaneous, at the same pace and in a dismal degree. The necessary degree of winding of the fibers to obtain a fabric having a high tensile strength requires a linear contraction of the laid web or sheet of fibers of the order of at least 75%, this contraction being able to be much more. large, as described later.
In the process previously proposed and described above, a product has been obtained in which the individual constituent fibers have a wide variety of shapes, some fibers being virtually straight, others in the form of individual closed or open loops, and still others being wavy, crimped and S-shaped, these various shapes constituting substantially 99.5% of the fibers, while about 0.5% of the fibers consist of tight helical turns, the product having undergone a surface contraction of about 50%.
Such a product should have low tensile strength, a highly stretchable character (which is specifically claimed for the product) which gives rise to high dimensional instability, low tear resistance and uneven distribution of the materials. fibers, which leads to the formation of randomly distributed vidas,
<Desc / Clms Page number 5>
Controlling the known process mentioned above, the process according to the present invention, which is used for the manufacture of nonwoven textil fabrics, consists in forming a web or strip consisting substantially only of short or staple synthetic fibers of a type having an inherent or induced ability to roll up on itself to acquire only a spiral or helical shape,
when they are subjected to an activation treatment. such as heat or chemical treatment, in causing this ability to be manifested for all fibers, substantially simultaneously, at the same speed and to the same degree, and in subjecting the web or web to said activation treatment in one or more phases.
Although the staple or short fibers present in the web in this initiating strip can be arranged in an orderly fashion, for example substantially in parallelism, as is possible when using a carding machine, it is preferred that the strip or the initial web is made up of staple or short fibers arranged at random.
As indicated later, the expression t substantially simultaneously, at the same rate and to the same degree; means, in the case of a web or strip of identical staple fibers, that the winding begins at substantially the same time and progresses at substantially the same speed, finally reaching substantially the same degree.
This constitutes the preferred or optimal embodiment of the process according to the invention, but in the case of a web or strip comprising proportions of different staple fibers which, for example, begin to wind on itself. at different temperatures, a product according to the present invention can be obtained by a process in which, although winding occurs in all parts of the fibers in such a manner.
<Desc / Clms Page number 6>
simultaneous, during a certain phase of the treatment, the different fibers start to wind on themselves at different times, provided that the last proportion of fibers to be wound on themselves start to wind on themselves before The first fibers to wind on themselves have reached an advanced degree of winding.
In order to achieve high tensile strength of a uniform fabric or staple fibers wound into each other, in accordance with the present invention, it is essential that during the phase of winding the fibers on themselves, these are as free and as unobstructed as possible, to initiate and develop their potential coiling as far as possible, otherwise non-uniform condensation of the fabric occurs , as well as an imperfect winding of the fibers on themselves.
If, as in the previously proposed method, the fibers wiggle and gyrate, the fibers repel and interfere with adjacent fibers, creating screws and destroying the uniformity of the layer, while failing to create the Adequate tenacious intermingling of fibers. Thus, two fibers which are in the process of intermingling can be pushed back by a third fiber which twists on itself, so that none of the three fibers considered is finely intermingled with the others, this situation can occur to varying degrees in the fiber mass ,.
For the same reason, 7, the incorporation of conventional fibers, that is to say fibers incapable of winding on themselves, both natural and synthetic, during the winding phase, when the entanglement or interlacing occurs, adversely affects the behavior of the fibers, capable of coiling on themselves.
<Desc / Clms Page number 7>
The present invention also relates to a process for manufacturing non-woven textile boxes as defined in a preceding paragraph, this process consisting in subjecting the band or strip formed substantially from 100% of synthetic dis- continuous fibers capable of being wound in a spiral. or in a helix, in a first phase of said activation treatment, to ensure that the fibers are wound in spirals or helices and thus interweave to a sufficient extent to form a coherent and autonomous fabric, to be introduced into this fabric a uniformly distributed proportion of another short or staple fiber or of a short or staple fiber, natural or synthetic, so that the staple fibers thus introduced penetrate into the interstices of the fabric,
and subjecting the web or strip of fabric to one or more subsequent phases of said activating treatment, so as to cause the fibers capable of winding on themselves to acquire a fully spiral or helical configuration , so as to clamp the fabric and trap and block the staple fibers introduced into the fabric.
In order to carry out the process described in the previous paragraph, the staple fibers introduced, that is to say conventional fibers introduced into the web, must be in a form that can be handled and must, for this purpose, be at the state of flakes, that is to say their length must be of the order of 0.3 cm,
so that these fibers can be pulverized or vibrated in the partially condensed web of fibers capable of coiling on themselves.
When the conventional fibers are introduced into the cloth, after the intertwining of the fibers capable of coiling on themselves, but before the turns of the latter fibers are tightened, the behavior of the fibers capable of coiling on themselves. wrap
<Desc / Clms Page number 8>
on themselves is affected as little as possible. In addition, since conventional fibers are fed uniformly to penetrate interstices existing in the fabric formed of fibers partially wound on themselves, conventional fibers may, under certain conditions, become loose. extending in large proportion transversely to the thickness of the fabric and thereby forming a layer over the final fabric.
This depends on the density of the sheet or strip of fibers partially wound in a spiral, on the method of introduction of conventional or common fibers, on whether the sheet or strip is subjected or not to vibrations, the diameters and / or relative lengths of spirally wound fibers and running fibers. Thus, for example, when the ratio of the diameters of the spirally wound fibers to the introduced fibers is 10: 1 and when the latter fibers are introduced by vibration into the web of spirally wound fibers, the fibers currents form little or no layer on the fabric.
It should be noted that it is important, in the context of the present invention, not to use fibers which, when they are activated, that is to say when they are made to assume a non-configuration. straight, knot, flex, twist, wiggle, gyrate, form loops, or are only capable of forming loose, dangling turns.
The web or base strip must, at least initially, and except in the exceptional case indicated below, consist of 100% of fibers which only form helical or spiral-shaped turns at substantially the same speed and 2 same degree.
When the fibers begin to curl on themselves under the influence of processing
<Desc / Clms Page number 9>
thermal or chemical, they agglomerate and intertwine with neighboring fibers and it is only when a considerable contraction of the surface of the web has taken place that the paths followed by the fibers differ from those forming Regular and decreasing turns; this is due to the increasing pressures or tensions that one or more fibers exert on the adjacent fibers, as the turns become tighter. However, by the time this stage has been reached, the fabric has acquired its final shape and maximum fiber interlacing has been irreversibly ensured.
The invention also relates to a nonwoven textile fabric or an article made of such a fabric, comprising or containing synthetic staple fibers made of at least two components extending longitudinally and arranged eccentrically, one of these components being. extending in the same direction, but having an average length less than that of the other, the staple fibers being wound one inside the other to grip the adjacent fibers and to be gripped by them.
When it is said above that the web or base band consists essentially only of synthetic staple fibers capable of winding on themselves, having the defined properties or * that the web is made of 100% such fibers, this is the optimum condition, taking into account that other fibers (i.e. fibers unable to coil on themselves or fibers which squirm, twist , gyrating or twisting) tend to hinder the intertwining of the wearable fibers from coiling on themselves and adversely affect the uniformity of the product, so these fibers must be removed or their proportion must be kept to a minimum.
<Desc / Clms Page number 10>
The web or base band which is no longer made up of
100% of fibers capable of winding on themselves may be suitable, when the other fibers present are very fine compared to fibers which can wind on themselves.
In this case, the web may contain, for example, 80% of fibers which can be wound on themselves and 20% of other very fine fibers. The presence of the other fibers is possible, because relatively very fine fibers do not hinder the covenable and regular winding on themselves of the fibers which can wind on themselves.
Furthermore, in order to ensure the desired behavior of the staple fibers discussed above, the lengths of these staple fibers in a given web or strip should preferably not vary too greatly, although the process is effective with fibers. Staple lengths ranging from about 1.25 cm or even 0.31 cm (for fine fibers) up to 20 cm or more, depending on the desired end product.
Thus, a mixture of 1.25 cm and 10 cm discontinuous fibers in the layer or web is not suitable.
The invention is further illustrated in the examples shown in the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows, in perspective, suitable sections of synthetic fibers having the desired properties to wind on themselves, when ' they are treated by the process according to the present invention; FIG. 2 is a schematic perspective view of an asymmetric homogeneous fiber section having the properties desired to wind up on themselves when processed in accordance with the present invention;
<Desc / Clms Page number 11>
FIG. 3 shows, in perspective, sections of suitable asymmetric homogeneous fibers possessing the properties desired to wind up on themselves when they are trued by the process according to the present invention;
FIG. 4 shows the various forms taken by an experimental synthetic fiber which can wind up on itself, when it is subjected to thermal truitment, from the cold elute (untreated) up to 93 C; - Figures 5 to 12 are, on a larger scale, views showing how a web of experimental synthetic fibers is transformed when subjected to a heat treatment, from the untreated cold state to 93 ° C. .
The fibers having the desired properties, namely: (a) to form only turns or spiral, (b) to wind on themselves at the same speed, (c) to wind on them- same to the same degree, and (d) forming tight turns may consist of specially prepared products or products inherently possessing the above properties, but the latter products generally do not possess the property (d) of a measure adequate.
This is why the fibers to be used in the context of the present invention must be capable, when they are subjected to a timermal, chemical or other treatment, of behaving in the manner shown in FIG. 4 of the accompanying drawings, from phase (a) to phase (f) and, or need, to phase (h), that is to say that they must gradually transform into tight helical turns .
From this behavior, it will be understood that the interlacing or interweaving of distinct fibers, which have been laid in the form of a disordered sheet, so as to create a fabric or
<Desc / Clms Page number 12>
coherent structure is favored by the fact that, during the winding on itself of the fibers, the ends of each fiber engage in the adjacent interstices between the neighboring fibers, the penetration of the ends of the fibers into these interstices being facilitated by the fact that the curved body of each fiber follows the moving end, which finds a path, because of the small front section presented by the cross section of the fiber.
In the case of a web or strip made up of certain proportions of different staple fibers (for example three different fibers capable of winding on themselves) which begin to wind on themselves, for example at different temperatures, the fibers which wind first and the fibers which wind last should be chosen so that the fibers which wind first have not reached a state of winding too far forward before the last fibers begin to curl.
Thus, as can be seen in figure 4, the first fibers to be wound up must not have reached a state of winding higher than that indicated by (f) in figure 4, before the fibers being wound up. lastly begin to curl up on themselves.
It will also be understood that the fibers which, under the effect of the heat or chemical treatment, can pass from a substantially straight shape (in practice, this shape can be arched), as shown in (a) in FIG. 4, up to 'to that of a tight helix, as shown on (h) in fig..re 4, will form, when they are intertwined and entangled, a very coherent fabric, possessing stable dimensions,' as well as a high resistance in tension, the linear contraction being, for example, of the order of 90%. Thus, a f: bre
<Desc / Clms Page number 13>
55 mm straight line may finally be in the form of helical turns having a length of 5.5 mm.
It follows from the above that 'fibers which, when subjected to treatment, behave in the previously described / previously proposed mining process, i.e. fibers which wiggle , gyrating, twisting, twisting, or bending will not easily, if at all, penetrate adjacent fibers, so as to mingle with them, since they do not have the action of engagement of the fibers which wind on themselves and have a minimal section of 'attack' ?.
The specially prepared products of the most satisfactory type consist of fibers comprising at least two synthetic material components extending longitudinally and eccentrically arranged, one component consisting of a synthetic material having a shrinkage factor, under the effect of a thermal or chemical treatment, greater or less than that of the other component (s). It is preferable and more convenient to use a fiber having only two components. Such a fiber is referred to as a binary fiber "in the remainder of this specification.
It is also possible to use fibers having a homogeneous composition, but an asymmetric cross-section so that the fiber again comprises two or more (preferably two) synthetic components extending longitudinally and eccentrically arranged, of which the fiber. un Has a 'voluminous' section! and the other an "attenuated" section. The term a voluminous means that the section considered has two dimensions of the same order of magnitude, that is to say that it is a generally square and circular section (see part B in figures 2 and 3), while
<Desc / Clms Page number 14>
the term "attenuated ,, 'means that the section has a dimension,
which extends in a direction determined from the "bulky" part, which is of the same order of magnitude as. the large part, while the other dimension is appreciably smaller, for example on the order of 1 to 3 or more (see part A in Figures 2 and 3). Examples of asymmetric fiber sections include those in the shape of a keyhole with a narrow slit, those in the shape of a "T" with a square head and a narrow core, the weapon with a enlarged head (see the examples given in figure 3).
Such asymmetric staple or short fibers are subjected to a physical (for example heat) or chemical treatment, which causes a shrinkage of the synthetic material of which the fibers are made homogeneously, the two components of different sections. of the fiber react at different rates to the shrinkage treatment, with the attenuated section component reacting faster than the bulky section component, so that the asymmetric staple fiber coils on itself. spirals or helices, pure result of the unequal shrinkage of the two components.
In the case of binary fibers or homogeneous asymmetric fibers, one component has, after thermal or chemical winding truitement, an average length shorter than that of the other, although both components continue to expand. in the same direction. The constituent, - the shortest occupies a position in which its radius of curvature is shorter than that of the other constituent.
For convenience of description, reference will be made hereinafter to binary fibers to further describe the invention.
<Desc / Clms Page number 15>
The constituents of the binary fibers may be of different plastics or of the same plastics, in which case a constituent is modified either (1) by adding an additive which (a) increases its shrinkage factor or (b ) increases its reaction rate during the shrinkage process (pure example heat or chemical treatment) either (2) by modifying the crystalline or molecular structure of the pure synthetic material by external means, for example by heat, pure from mechanical manipulations or pure radiance. It is preferred that the binary fibers are formed from two components or components of different synthetic materials.
The term "different plastics !? denotes either completely chemically different plastics, such as, for example, polypropylene for one component and polyethylene for the other component, or related forms of which chemically constitutes the same synthetic material, for example low density polyethylene for one component and high density polyethylene for the other component or Nylon 6 for one component and Nylon 66 for the other.
In a preferred process for producing binary fibers, two different molten plastics are fed, under pressure, to a common spinning or extrusion port which joins the two materials together to form a single. - binary fiber filament. The two plastics preferably meet immediately before the extrusion orifice or in this orifice itself, so as to avoid a disorderly mixing of the two materials. To this end, these materials are advantageously kept separate, until the moment of extrusion, by a partition in the orifice.
<Desc / Clms Page number 16>
The binary fiber filament can also be formed from two extrusion ports 17 each fed from separate sources of different plastics having the desired properties, the discharge points or mouths of the orifices being so close that the two couplings converge and combine to obtain a binary fiber made up of two distinct linear components.
The binary fibers for use in the process according to the present invention can also be produced by wet spinning techniques or in the presence of a solvent.
The binary fiber monofilament is either actually in one piece or made up of components which adhere to each other, two separate linear components being, in all cases, present. On the other hand, in order to ensure that the binary fibers, in the form of short fibers, wind only in the form of helices or spirals (that is to say without twisting, twisting or undergoing any movement gyratory), it is preferable that the two components are not, in the uncoiled state, twisted around their common axis, since this gives rise to gyratory and similar movements of the fibers, during the treatment of the fibers. winding, which is not desirable, as described above.
The binary fibers which can be used in the context of the present invention can have the following cross sections (see FIG. 1) by way of example: I. For a fiber of circular section, the two constituents can be: (a) semi-circular , (b) in the form of segments having a shape other than the semi-circular shape.
<Desc / Clms Page number 17>
II. For a fiber having, in section, a main axis and a secondary axis, for example for a fiber of elliptical or rectangular section, the two constituents can be found on either side of a line drawn: (c) on l 'principal axis or parallel thereto or (d) on the secondary axis or parallel to it.
III. For fibers having other sections, for example a T-section, the two components may each have an elliptical or rectungular cross-section and may be arranged in a T-shape, the end of one of the components being in one. part or being glued to the other component, halfway between its ends.
IV. The two components can each have a cross section. circular or elliptical and together form a figure-eight cross section. (The geometrical figures mentioned above are purely descriptive and indicative and the actual sections of the binary fibers do not necessarily correspond exactly or strictly to these figures; moreover, the cross sections given above are purely illustrative and do not constitute not kill an exhaustive list of possible cross sections).
V. A component may include a core disposed eccentrically in the other component.
The two linear constituents of the binary fiber can each represent 50% of the fiber; one or the other of the constituents can represent more or less than 50%, as indicated above.
The extruded or melt spun filament which forms the binary fiber can be stretched, so as to exhibit a determined degree of orientation and can then be cooled in the oven.
<Desc / Clms Page number 18>
by means of air or water or by other suitable means. After cooling, the filament is stretched in a cold state or at an appropriate temperature, depending on the material from which the components are formed, to effect molecular orientation.
However, depending on the types of synthetic material used, the stretching should only take place to such an extent that no subsequent contraction or differential separation of the constituents takes place upon relaxation of the fiber, which would render the fibers unsuitable for use. be used in the process according to the present invention as described herein, for example as a result of axial torsion of the components around each other, as a result of premature winding excessive or as a result of separation of constituents. The above considerations also apply to other methods of producing synthetic fibers, or pure example to wet-spun fibers 7 in the presence of a solvent.
The plastics from which the two components of the binary fibers are made are chosen so that these components remain united, that is to say, form a part, during the winding treatment and in the finished product or so that these components can undergo dissociation during the final winding phase. This dissociation is brought about by choosing plastics for the two components, which adhere to each other during spinning, orientation, cutting into short fibers and laying the fibers to form a web. or tape, but which separate under the influence of heat or during a chemical truitement during the final stages of winding.
Thus, a binary fiber, in which one of the constituents is polypropylene and the other is high density polyethylene can
<Desc / Clms Page number 19>
be caused to split into its two components at an elevated temperature, when winding is almost complete. The longitudinal splitting which staple fibers can undergo is evidently regulated, in part, by the freedom which these fibers have to split and separate, for in those parts of the distinct fibers which are firmly gripped or surrounded by other staple fibers, effective splitting into distinct parts is prevented. By effectively separating the fibers in the longitudinal direction, in this way the texture and feel of the fabric is changed.
The formation of the initial web or web of staple fibers, before the winding treatment, is a critical phase of the process and has a considerable influence on the final product. It is essential that the backing of the web or web does not affect the freedom of the fibers to wind on themselves, to intertwine and to condense, nor the freedom of the formed fabric to contract. uniformly. It will also be understood that if the web or strip is laid on a flat surface, for example a metal strip or sheet, the surface of the final fabric which is at the top is different from that which contacts the strip. or sheet, ie the lower surface is flatter and more regular than the upper surface.
To allow the fibers and fabric being formed to move unimpeded or strained, the web or web may be laid in a water-based liquid, the density of which has been adjusted as needed (and which may contain a wetting agent) so that the fibers are suspended in the liquid or tend to float towards the surface of this liquid.
<Desc / Clms Page number 20>
However, in order to regulate the surfaces of the final product, the web or strip can, at least during the fine winding phases, be condensed or compressed between flat surfaces, for example between metal strips. It is important, however, that the metal bands do not compress the web or band too strongly until the winding of the fibers on themselves and the contraction of the fabric are well advanced, otherwise a non-uniform structure with disordered, often large voids, is created.
Thus, a web of binary staple fibers placed in water and carried in water can be heated, so as to cause winding of the staple fibers and shrinkage of the fabric being formed. then passing between metal strips which converge, these strips can also be heated, to adjust the final shape of the surface of the fabric, on both sides.
During the laying of the staple fibers in a high density liquid, these fibers are caused to break down. all tend substantially in a horizontal direction and are arranged in depth. Even if many fibers strike the surface of the liquid at their ends during their laying, they immediately assume a horizontal position.
On the contrary, if the fibers are laid on a solid surface, for example on a metal strip, the first fibers laid form a layer of fibers arranged horizontally at random, having a large number of interstices, in which one a certain proportion of the fibers laid down subsequently fall off at their ends and thus remain substantially vertical, so that the final product acquires a completely different appearance on the surface.
<Desc / Clms Page number 21>
Alternatively, the staple fibers are allowed to pass through the gap between two converging surfaces (which may be movable), the initial gap between the surfaces and such as pumping back fibers across the gap is reduced to one. minimum; In this case, vibrations can be applied to either and / or the other back surfaces.
The web, slightly confined between the two superchips, is then subjected to heating, to wear a winding of the fibers and the superchips converge further during the final phases, to give a regular appearance to the surfaces of the fabric,
The converging coils may be flat or curved in a transverse section or may consist of coaxial conical surfaces, for the production of a tubular product, The staple fibers may fall between the surfaces or may be pulled downward between the sutures , as soon as the fibers contained in the web or bunde have coiled enough to intertwine and produce a cohesive fabric capable of withstanding traction.
Instead of obtaining a sheet-like fabric or tubular fabric by the method of the present invention as described above, articles of determined shape can be obtained directly from staple fibers. For the production of articles of determined shape, a shaping device is necessary, but this shaping device must be able to undergo sufficient contraction, to allow very significant shrinkage at the surface of the sheet of fibers, in particular in view of the previous phases. the winding treatment of the fibers on themselves (see Table I given below).
Staple fibers at elut *, cold ,,
<Desc / Clms Page number 22>
(that is to say at a temperature of 18 C) can be arranged - on the shaping device pure suction of air or suction of a liquid through the holes or the pores in the surface of the device conforming or pure electrostatic deposition, after which the conforming device is contracted, when the winding treatment is applied to the deposited fibers.
By properly arranging the holes or pores or electrostatically charged surface material of the shaping device, fibers can be deposited on p; rties determined in advance of the conforming device. The staple fibers can also be suspended in a liquid, the density of which has been adjusted to approximate that of the staple fibers, so that a submerged conformatour device is completely surrounded by adequately distributed staple fibers. , so that when the winding treatment begins (for example by heating the liquid) the fibers roll up on themselves, so as to form a "cohesive fabric, which contracts on the shaping device,
the contraction of which is then brought about in a proportion proportional to that of which the material contracts itself.
When a web or web of staple fibers is to be formed in air (i.e. not in liquid) problems arise in handling the fibers, as is well known in common textile practice. To obtain webs or bands of fibers, in which the staple fibers extend quite randomly in contrast to what occurs in a twisted yarn where the staple fibers are all in general parallelism, one can use conventional machines for the formation of disordered webs.
<Desc / Clms Page number 23>
One of the main reasons why difficulties can arise in the handling of discontinuous fibers, within the scope of the present invention, is due to the very high ratio between the length and the diameter of the fibers (ratio L, D ) and, therefore, the lack of stiffness of the fibers and their tendency to stick together, especially in the case of very low denier fibers.
Although for many applications in the context of the present invention a low L: D ratio of staple fibers may provide the desired results, fine staple fibers having a relatively high L: D ratio should almost certainly require using a web forming machine in which the fibers are distributed at random, to put the fibers in place in a web or strip, before the winding treatment. It is then possible, if necessary, to escape and pass the band in which the fibers are distributed at random, below the supercool of a liquid of low density, which can increase the scouring between the fibers.
Likewise, when short and very fine discontinuous fibers are used, it may be necessary to pass these fibers, in a known manner, through an electric field, to separate the fibers which adhere to each other.
For a given L; D ratio, the higher the diameter of the fibers, the easier it is to handle them and when the diameter of the fibers is so large (for example 0.025 mm AND more) that the fibers are rather referred to as "STEMS. "rather than textile fibers, the handling of these fibers or" stems "becomes all the easier as these fibers or" stems "are larger. It should be noted that the present invention can be applied to very thick "rods" having, for example, a diameter of 0.31 or 0.62 cm, provided that the
<Desc / Clms Page number 24>
L: D ratio is reasonable.
The winding trout to which the binary fibers are subjected depends on the plastics from which the fiber components are made, this winding trout can be heat treatment or chemical treatment.
The manner in which the treatment, thermal or chemical, is applied also depends on the plastics present. In the case of heat treatment, a binary fiber of high density polyethylene and low density polyethylene can be processed quickly in a single phase, while a binary fiber of Nylon 6 and Nylon 66 may require thermal processing. carefully staggered and regulated, each heat application occurring very rapidly and followed by rapid cooling, to avoid heat setting of the nylon in the semi-coiled state.
The following examples describe applicable heat treatments.
EXAMPLE I
A web of binary fibers, one / component of which is Nylon 6 and the other is Nylon 66, has been thermally formed in an inert atmosphere (eg a nitrogen atmosphere) to prevent degradation of nylon at elevated temperatures.
In the first seal, the web was subjected to a temperature of 170 ° C for 1 second, then cooled rapidly, to cause the fibers to initially wind up on themselves.
During the second phase, the nappo was subjected to a temperature of 200 ° C. and again sharply cooled. Finally, the web u was subjected to a temperature of 230 ° C. for about 2 seconds, then cooled (this cooling phase! Should not be as fast as the initiating phases).
<Desc / Clms Page number 25>
EXAMPLE II
A web of binary fibers, one component of which is density bush polyethylene and the other is den- huute polyethylene. , sity was laid in water at 40 C and the temperature u was raised to 55 C. At this temperature, sufficient winding took place to cause interlacing of the fibers and the web, which had undergone 20% linear contruction, could be treated with care. The nuppe was removed from the water and placed between perforated metal plates, between which it was subjected to slight pressure. The whole was then placed in water at 65 ° C. for 2 seconds, then removed from the water.
The plates were then brought closer together, to re-establish the slight pressure applied to the web, after which the whole was placed in water at 82 ° C. At this stage, the web was well compressed and condensed and it exhibited a very smooth surface, while uyunt underwent 40% linear contruction. The web was finally plucked in water at 100 ° C for 5 seconds, excluding the plates and the surface of the web. undergo an alteration.
Some comments on the accompanying drawings will be given hereinafter. Figure 1 shows sections of binary fibers having two components extending longitudinally. ,. and eccentrically disposed, one of these components being in a synthetic material: having a higher or lower thermal or chemical shrinkage factor than the other component. Figures 2 and 3 show the asymmetric homogeneous fiber sections comprising two components extending longitudinally and eccentrically arranged, one of which (B) has a bulky section and the other (A) has a lower section. - cloud.
The sections illustrated in Figures 1 to 3 of the accompanying drawings and described above are examples only and
<Desc / Clms Page number 26>
Figures 1 to 3 are not exhaustive. FIG. 4 shows how an experimental binary fiber of a section such as that shown in FIG. 1 (I, a) appears in succession, the two constituents being respectively density polyethylene. high and low density polyethylene, with low density polyethylene being the first to start shrinking (since it has the highest shrinking power under heat). It will be observed that the fiber gradually takes on the shape of an increasingly closed helix.
By the time a temperature of 490C, Fig. 4 (c), was reached, the fiber coiled, so as to form a complete "circle", that is, it forms virtually a circle. formed figure.
In the case of single fibers, the final shape is that of a closed helix, figure 4 (h) of constant diameter and of an axial length exceeding the diumeter of the fiber (for a fiber of practical length usable in the framework of the invention), but as can be seen by considering FIG. 12, the helix configuration shown in FIG. 4 (h) is no longer reached, due to mutual influences only the turns of the adjacent fibers exert on each other during later stages of the winding (ie at temperatures above about 60 ° C in the illustrated test).
Figure 4 (h) shows, however, how tight the coil formed by binary fibers can be, and therefore shows the potential forces available to obtain a cohesive fabric with high tensile strength and good stability. of dimensions.
FIGS. 5 to 12 show how binary fibers such as the glue illustrated in FIG. 4 are progressively deformed, when they are assembled in the form of a sheet or strip, during a heat treatment, the various
<Desc / Clms Page number 27>
, heat treatment phases taking place at the same temperatures as in Figure 4. The staple fibers were laid at random in water in the form of a sheet or strip and the water temperature was been elevated from about 18 C to 93 C.
Table 1 below indicates, for each of FIGS. 5 to 12, the temperatures as well as the surface contraction that the web undergoes, with comments on the state of the fibers.
Table I
EMI27.1
<tb> Fig. <SEP> Temp..Contruction <SEP> Comments
<tb>
EMI27.2
of surface
EMI27.3
<tb> 5 <SEP> "cold" <SEP> - <SEP> In practical <SEP>, <SEP> the <SEP> fibers <SEP> can
<tb>
<tb>
<tb> (18 C) <SEP> be <SEP> 'straight "<SEP> to <SEP> urged.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
6 <SEP> 45 c <SEP> 75% <SEP> IS <SEP> figures <SEP> formed <SEP> by <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> fibers <SEP> winding <SEP> on <SEP> them-
<tb>
<tb>
<tb> same <SEP> do <SEP> are <SEP> not <SEP> yet <SEP> com
<tb>
<tb>
<tb> pletes.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
7 <SEP> 49 c <SEP> 84% <SEP> The <SEP> figures <SEP> formed <SEP> pure <SEP> the <SEP> fi-
<tb>
<tb>
<tb> bres <SEP> wrapping <SEP> on <SEP> they-
<tb>
<tb>
<tb> same <SEP> become complete <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 52 C <SEP> 89% <SEP> The <SEP> figures <SEP> formed <SEP> pure <SEP> the <SEP> fi-
<tb>
<tb>
<tb> bres <SEP> wraps up <SEP> on <SEP> they-
<tb>
<tb>
<tb> same <SEP> are <SEP> quite <SEP> complete
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 57 c <SEP> 92% <SEP> Shape <SEP> circular <SEP> (helical)
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> fibers <SEP> still <SEP> prevalent,
<tb>
<tb>
<tb> but <SEP> some <SEP> fibers <SEP> are <SEP> dis-
<tb>
<tb>
<tb> twisted <SEP> (d).
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
10 <SEP> 63 C <SEP> 93% <SEP> Interaction <SEP> of the adjacent <SEP> turns <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> tes <SEP> more <SEP> tight <SEP> start <SEP> to <SEP> dis-
<tb>
<tb>
<tb> twist <SEP> from <SEP> fibers <SEP> (c) <SEP> to <SEP> from
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> the <SEP> configuntion <SEP> circular
<tb>
<tb>
<tb> (helical),
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11 <SEP> 77 C <SEP> 96% <SEP> Substantial <SEP> distortion <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> majority <SEP> of <SEP> fibers <SEP> to <SEP> from <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> the <SEP> circular <SEP> configuration
<tb>
<tb>
<tb> (helical)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP> 93 C <SEP> 97% <SEP> Compression <SEP> and <SEP> contraction <SEP> ma-
<tb>
<tb>
<tb> ximal,
<SEP> empty <SEP> corresponding
<tb>
<tb>
<tb> substantially <SEP> to <SEP> diameter <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> fibers.
<tb>
<Desc / Clms Page number 28>
The sheet or tubular assembly obtained by the process according to the present invention, as described above, can be subjected to various subsequent treatments or to various treatments during the final stages of winding the fibers on. themselves.
Thus, when the desired degree of coiling of the fibers on themselves and the conduction of the resulting fabric has taken place, the fabric can: '' (u) be sprayed with an adhesive or dipped in an adhesive which, upon subsequent curing, causes an increased bond between the component fibers; (b) be sprayed with a solvent or soaked in a solvent which causes softening of at least one of the constituents of the fibers and makes this constituent adhesive, so that after drying, spots of adhesion are created between the fibers or between some of them, which increases the bond between the fibers.
(c) after the treatment described in (a) or (b) above, the fabric can be subjected to a heat treatment (pure example) to cause the component fibers to wind even further together. the other.
The effect of the treatments (a) or (b) is to increase the tensile strength of the fabric, when the latter has not been fully condensed and is not very stable in its dimensions and has, pure therefore a relatively low tensile strength.
The treatment mentioned in (c) above is particularly effective when the web is dipped in rubber latex or other suitable elastomeric material, which is then dried at a temperature not exceeding
<Desc / Clms Page number 29>
final treatment temperature reached before the web is soaked in Intex or other material, the nipple is zero yarn, when the latex or other material to be dried, subjected to a treatment at a higher temperature, to leak so that the fibers curl more on themselves and that the latex or other material is stressed.
Bundles, blocks or cylinders condensed and spent fibers wound one on top of the other according to the present invention, having possibly undergone the treatments (a), (b) or (c) described above or having undergone a treatment such as the fibers are strongly wound on themselves, can be cut into two or more than two layers, by cutting along the middle plane or parallel to this plane, these products can also be peeled to form a continuous sheet substantially of read same manner as that used for the production of plywood, resulting in thinner sheets of a non-woven textile fabric.
A condensed web of double thickness according to the present invention may also be covered on each surface with a bonded backing fabric, for example a woven jute fabric, after which the product can be divided into two parts by die. - dome in the median plane, which makes it possible to obtain two identical layers on a support, each of these layers having a surface which resembles that of a cut hair.
The invention also makes it possible to emboss one and / or the other of the wrapping of the nipple after the fincle phase of the wrapping of the fibers on themselves or during this phase. The partially or fully condensed product can also be subjected to high pressure between heated plates or heated rolls, so as to be compressed, to form a perforated sheet, thus:
what the
<Desc / Clms Page number 30>
fibers are bonded together by heat in the case of a partially condensed product, or to form a solid sheet or a solid surface sheet, in the case of a fully condensed product, the hot-pressed sheets having a high tensile strength, compared to that of an injection molded or extruded article, due to the fact that the initiator fibers have been molecularly oriented.
Either surface of the final product can be "straightened" or "brushed" as in the case of textile blankets or the like, so as to produce a more hairy web.
It is obvious that the invention is not limited to the details described above and that the products according to the invention can be subjected to many treatments to which the conventional fabrics can be subjected.