<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
"PROCEDE DE i'RAlTEiviENT DES FIBRES TEXTILES SYNTHE'Ì'QIJES"
L'invention concerne le traitement des fibres textiles synthétiques et plus particulièrement celui des fibres en résines vinyliques, fabriquées d'une manière continue et industrielle.
Parmi ces fibres, l'invention s'applique spécialement au traitement de filaments fabriqués avec des résines d'ester de vinyle, qui peuvent être obtenues par co-polymérisation d'halogénures de vinyle et d'esters vinyliques d'acides aliphatiques, contenant de préférence de 70% environ à 95% environ en poids d'halogénure de vinyle dans le polymère, et de poids macromoléculaires moyens élevés, de préférence supérieurs à 15000. Les poids moléculaires en question sont ceux qu'on calcule par la formule de Staudinger
<Desc/Clms Page number 2>
d'après les déterminations de la viscosité de solutions des résines. On donne particulièrement la préférence à celles de ces résines obtenues par copolymérisation du chlorure de vinyle avec l'acétate de vinyle.
La préparation des filaments en résines obtenues par copolymérisation des halogénures de vinyle avec les esters vinyliques d'acides aliphatiques est décrite dans le brevet belge N 429.899 du 25 Août 1938.
Une fois la résine convertie en filaments par son passage à travers la presse-filière, il est avantageux d'augmenter la résistance du fil par étirage. Dans le cas des fibres en résines vinyliques précitées, qui sont extrêmement élastiques, il'est nécessaire de "fixer" ou stabiliser l'étirage dans le fil, sans quoi le fil se contracte au moment où on le déroule de la bobine. Le traitement de fixation peut consister à vieillir le fil pendant un certain temps sous tension, ou à lui faire subir l'action de températures élevées, inférieures à son point de ramollissement, (c'est-à-dire la température la plus élevée que le fil peut supporter sans que son caractère filamenteux soit modifié), soit à sec, soit plongé dans un milieu liquide, n'attaquant, ni n'altérant le fil.
Comme il arrive souvent que les fils de ce type se raidissent sous l'action de températures élevées, inférieures à leur point de ramollissement, pendant des périodes de durée relativement longue, il est nécessaire de faire disparaître cette dureté de texture pour obtenir un textile industriellement avantageux. On peut arriver à ce résultat en faisant subir une "flexion" au fil ou en le faisant passer sur des galets ou guides de faible diamètre à des vitesses assez grandes.
<Desc/Clms Page number 3>
Ordinairement on opère le traitement de "fixation" ou de stabilisation en plongeant le fil étiré dans un bain d'eau chaude, pendant qu'il est enroulé sous tension sur les bobines. Ce procédé de "fixation sur la bobine" a l'inconvénient de laisser le fil très raide dans la portion intérieure de la masse de fil et relativement mou à l'extérieur. Comme le traitement de fixation, qui a pour but de réduire le rétrécissement des filaments étirés en supprimant ou diminuant les tensions internes, provoque aussi des changements dans,les caractéristiques de ténacité et d'allongement du fil, il est important que l'opération de fixation s'effectue uniformément sur la totalité du fil traité et puisse aussi être dirigée avec précision.
L'invention consiste dans un procédé fixant le fil d'une manière continue, pendant qu'il se déroule d'une bobine pour s'enrouler sur une autre, et lui faisant en même temps subir une flexion qui lui fait acquérir un toucher uniformément doux. Le fil ainsi traité se caractérisé par sa ténacité, son allongement et son aspect lustré uniformes, car ce procédé de fixation et de flexion continus du fil à mesure qu'il quitte la machine à étirer, ou se déroule de bobines sur lesquelles il est enroulé sous tension, permet de régler d'une manière très précise d'une part la température à laquelle s'effectue la fixation et d'autre part la durée pendant laquelle le fil subit l'action de cette température.
Le procédé de l'invention consiste d'une manière générale à faire passer le fil déroulé d'une manière continue d'une bobine débitrice autour d'un rouleau de friction de
<Desc/Clms Page number 4>
grand diamètre, à commande positive pour maintenir le fil sous une tension suffisante pour lui conserver le degré d'étirage nécessaire, puis à lui faire subir une flexion suivant une courbe de petit rayon, par exemple en le faisant passer autour d'un ou plusieurs rouleaux fous de petit diamètre, puis à faire revenir le fil sur le rouleau de friction, en lui faisant faire généralement plusieurs boucles entre le rouleau de friction et les rouleaux fous et à l'enrouler finalement sur une bobine réceptrice.
Ces différents rouleaux sont maintenus dans un milieu fluide à une température élevée, déterminée et constante pour fixer le fil étiré. Quoique le fluide de chauffage puisse être un gaz ou une vapeur chauffés, le moyen le plus pratique consiste à plonger les rouleaux, au moins partiellement dans un bain d'un liquide chauffé, tel que l' eau. Les rouleaux de petit diamèbre font subir une flexion répétée au fil, lorsqu'il passe sur eux.
Sur le dessin annexé, donné uniquement à. titre d'exemple ;
La figure 1 représente schématiquement un appareil type servant à la mise en pratique de 1'invention;
La figure 2 est un diagramre des caractéristiques type qu'on peut obtenir dans des fibres ou résines vinyliques, traitées suivant l'invention.
Suivant la figure 1, le fil étiré 10, mais n'ayant pas subi d'autre traitement peut arriver diredtement de la machine à étirer ou être enroulé sur une bobine 11, comme sur la figure. La bobine 11 est entraînée par friction par un rouleau d'avancement 12, de sorte que le fil se déroule avec un débit constant. En sortant de la bobine 11,
<Desc/Clms Page number 5>
le fil 10 passe autour d'un rouleau 13 et,autour des rouleaux de flexion 14, en faisant plusieurs boucles, trois ou quatre boucles étant généralement suffisantes pour que le fil soit convenablement traité. Le diamètre des rouleaux de flexion 14 peut varier entre des limites très étendues, mais on obtient des résultats très efficaces avec des rouleaux de 0,76 mm à 3,8 cm. de diamètre, et on donne la préférence aux rouleaux d'environ 3,2 mm. de diamètre.
Du rouleau 13, le fil ayant subi la flexion et la fixation passe sur une bobine 15 entraînée par friction par un rouleau 16, dont la vitesse périphérique est maintenue à la même valeur que celle du rouleau d'avancement 12. Le fil s'enroule uniformément sur la bobine 15 sous l'action d'un mécanisme de traversée 17, dans lequel le fil passe jgste avant d'arriver à la bobine 15. Le rouleau 13, qui de préférence est aussi commandé directement à la même vitesse périphérique que les rouleaux 12 et 16, plonge en partie dans un milieu liquide, tel que l'eau, contenue dans un bac 18, maintenue à la température de fixation qu'on désire.
Dans le traitement continu de fixation et de flexion simultanée du fil étiré, décrit ci-dessus, il est nécessaire de faire correspondre entre elles la température de fixation et la durée d'exposition à cette température ainsi que l'étirage pour cent ou allongement du fil résultant de l'opération d'étirage, pour obtenir un fil possédant la résistance, la souplesse et l'élasticité les plus fortes. On peut considérer que le traitement de fixation a pour effet de faire disparaître les tensions qui se sont établies dans le fil pendant l'opération d'étirage, dans une mesure suffisante pour empêcher le fil de se contracter à la température
<Desc/Clms Page number 6>
ambiante et limiter son retrait aux températures plus élevées.
La suppression des tensions sous l'action de la chaleur, faisant acquérir au fil des caractéristiques de retrait uniformes, a aussi pour conséquence de modifier ses caractéristiques de ténacité et d'allongement. Les caractéristiques de ténacité et de contraction augmentent et diminuent ensemble et prennent chacune une valeur plus ou moins constante pour chaque température de fixation. En d'autres termes, plus la durée de la fixation est longue et la température élevée, plus la ténacité devient faible et moins le fil se contracte à la température ambiante ou aux températures plus élevées, lorsque cesse la tension appliquée au cours de l'étirage. Pour les mêmes raisons, la quantité dont le fil s'allonge après le traitement de fixation, lorsqu'on lui fait subir une tension, augmente, lorsque la ténacité et le retrait diminuent.
Cependant, pour un degré d'étirage à une température donnée, la ténacité et le retrait deviennent plus ou moirs constants à chaque température de fixation, lorsque la durée de traitement du fil augmente. L'allongement du fil augmente d'une manière plus ou moins constante, lorsque la durée d'exposition à la température de fixation augmente. Si la température de "fixation" ou de stabilisation est plus élevée et la durée de traitement plus longue, le fil devient plus lustré et plus raide. Si on augmente la température à laquelle le fil est étiré, on peu généralement réduire le degré de "fixation" ou de stabilisation nécessaire. En réglant ces divers facteurs d'une manière appropriée, on peut obtenir un fil possédant pratiquement n'importe quel fini désiré.
<Desc/Clms Page number 7>
La figure a est un diagramme indiquant les résultats qu'on peut obtenir dans différentes conditions d'éti- - rage et de fixation avec un fil type en résine vinylique, filé, provenant d'un copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle, contenant environ 87% de chlorure de vinyle dans le polymère et d'un poids macromoléculaire dépassant 15000. On obtient des durées de traitement diffé- rentes en faisant varier le nombre de boucles de fil passant autour des rouleaux de flexion 14 et du rouleau 13, de la figure 1. Une boucle de fil correspond à une durée de traitement de 0,21 seconde. Les déterminations de la résistance (ténacité) et de l'allongement ont été faites sur le fil fini de la manière habituelle.
L'essai de rétrécissement du fil a consisté à plonger l'écheveau d'essai dans l'eau à 65 pendant 30 minutes et à mesurer la variation de longueur. L'allongement et le retrait sont indiqués en centièmes (%) et la ténacité en grammes par d'enier en fonction de la variation de la durée d'exposition du traitement de fixation. Les courbes'en pointillé représentent la ténacité en grammes par denier, l'allongement : et le retrait % du fil décrit comportant 240 filaments d'un denier chacun, avec une torsion de 3,7 tours par cm de fil non étiré, lorsque le fil a subi des étirages de 140,5% et de 186% à une température de 93 à 94 avant le traitement de fixation et a été fixé à des températures de 80 et de 93 pendant des durées dé traitement atteignant sept secondes.
L'étirage a été maintenu pendant la fixation, ainsi qu'il a été dit à propos de l'appareil représenté schématiquement sur la figure 1. Les courbes de ténacité,d'allongement et
<Desc/Clms Page number 8>
de retrait sont désignées respectivement par les lettres T, E et S. Outre ces lettres, on a fait figurer à côté de chaque courbe, la température de fixation en degrés centigrades et le pourcentage d'étirage subi par chaque fil avant le traitement de fixation. La courbe de retrait du fil étiré à 140,5% et fixé à 90 n'a pas été indiquée, car elle coïncide presque exactement avec la courbe de retrait du fil étiré à 186% et fixé à 93 .
Le denier (et le nombre de filaments) du fil traité a une certaine influence sur les résultats obtenus lorsqu'on emploie un bain de fixation liquide. D'une manière générale les fils de faible denier sont plus longs et plus difficiles à fixer que les fils plus gros. Ce résultat peut être dû au fait que les quantités d'eau chande, empruntées au bain de fixation qui sont en contact avec les fils de grosseurs différentes, sont différentes, cette quantité étant moindre sur les fils plus fins, d'où résulte une diminution de l'efficacité de l'exposition à la température de fixation.
Les courbes en traits pleins de la figure 2 représentent la ténacité, l'allongement et le retrait du fil de même composition que celui qui a servi à tracer les courbes en pointillé, mais de 240 et 60 filaments étirés à 186% et fixés à une température de 85 . Comme dans le cas des courbes en pointillé, les courbes de ténacité, d'allongement et de retrait sont désignées respectivement par les lettres T, E et S et le nombre inscrit à côté de la lettre sur chaque courbe représente le nombre de filaments d'un denier composant le fil.
Les courbes de la figure 2 peuvent être mises sous forme du tableau suivant :
<Desc/Clms Page number 9>
(T) Ténacité en grammes par denier.
80 T - 186 % = Fil étiré à 186 % et fixé à 80 , 93 T - 186 % = Fil étiré à 186 % et fixé à 93 , 90 T - 14,5%- Fil'étiré à 140,5 % et fixé à 90 , 60- T = Fil de 60 deniers étiré à 186% et fixé à'85 , 240-T = fil de 240 deniers étiré à 186% et fixé à 85 .
(E) Allongement %.
90 E - 140,5%= Fil étiré à 140,5 % et fixé à 90 , 93 -E - 186 % = Fil étiré à 186 % ét fixé à 93 , 80 -E- 186 % = Fil étiré à 186% et fixé à 80 , 240-E = fil de 240 deniers étiré à 186% et fixé à 85 ,.
60-E = fil de 60 deniers étiré à 186% et fixé à 85 .
(S) Retrait %.
80 - S - 186 % = Fil étiré à 186% et fixé à 80 , 93 - S - 186% = Fil étiré à 186 % et fixé à 93 , 60-S = Fil de 60 deniers étiré à 186% et fixé à 85 , 240-S - Fil de 240 deniers étiré à 186% et fixé à 85 .
Le fil ou les filaments de résine vinylique doivent être étirés et fixés en l'absence d'un solvant pour leur faire acquérir une résistance sensiblement plus forte et si le fluide de fixation est un liquide, il doit évidemment être de nature à ne pas attaquer les fibres d'une manière appréciable, ni à les faire gonfler ou ramollir par imprégnation. Si on désire fixer les fibres à des températures supérieures à 100 , on peut remplacer l'eau par d'autres liquides, tels que l'huile minérale et les divers glycols, et si le traitement de fixation s'effectue en employant un fluide de chauffage en phase vapeur, la vapeur à basse pression s'applique particulièrement bien.
<Desc/Clms Page number 10>
Quoique le procédé de l'invention soit particuliè- rement applicable au traitement de fibres filées en résines vinyliques obtenues par copolymérisation d'un halogénare de vinyle avec un ester vinylique d'acide aliphatique et contenant de préférence de 70% à 95% d'halogénure de vinyle dans le polymère, l'invention est aussi applicable au traitement de filaments obtenus avec d'autres ruines vinyliques, insolubles dans l'eau, de poids moléculaire moyen élevé, de préférence supérieur à 15000 environ.