BE512898A - - Google Patents

Description

  "PROCEDE ET APPAREIL POUR LE FILAGE PAR FUSION DES

HAUTS POLYMERES" 

  
La présente invention concerne un procédé pour le filage par fusion en général, et particulièrement pour le filage par fusion de corps d'origine synthétique produits par polycondensation ou polymérisation; et un appareil pour la réalisation de ce procédé.

  
Les corps en question se prêtent généralement au filage par fusion, consistant à les porter à 1<1>-état

  
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liquide à travers des orifices appropriés, qui seront désignés par le mot "filières", étant cependant bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la production de filaments mais peut s'appliquer également à

  
des produits de configuration différents tels que rubans, pellicules et analogues que l'on obtient par des procédés sensiblement analogues. L'expression "hauts polymères" qui sera souvent employée pour désigner ces corps est justifiée, ainsi qu'il est connu, par le fait que pour obtenir un produit d'une utilité substantielle il faudra généralement pousser les réactions correspondantes jusqu'à la formation de molécules de dimensions élevées.

  
Ces hauts polymères présentent souvent une structure microcristalline, et fondent en général dans une gamme de température suffisamment restreinte pour que l'on puisse pratiquement parler de "point de fusion':
D'autre part on constate que la chaleur de fusion, ou si l'on préfère, la chaleur absorbée par les polymères eux-mêmes pour passer d'un état nettement solide à un état nettement liquide, est assez faible, par exemple

  
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Si l'on considère qu'une catégorie de haute polymères présentant une importance technique et économique particulière, et plus exactement celle des polymères fournissant les fibres textiles synthétiques possédant des propriétés satisfaisantes, parmi lesquels on citera par exemple les polyamides, comme celles dérivant de la polycondensation de diamines et d'acides bicarboxyliques, présente è et même, doit présenter par néces-

  
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sité pratique - des points de fusion élevée,/par exem-

  
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saire pour porter les polymères de ce genre de la température ordinaire aux voisinages immédiats de leur point de fusion, est bien supérieure à la chaleur que l'on doit ensuite fournir pour effectuer la fusion.

  
Or, la d-emanderesse a constaté qu'il est très désirable que la quantité de chaleur à fournir, par unité de poids de polymère, dans la chambre de fusion proprement dite faisant partie de l'installation de filage par fusion, soit la plus faibte possible, surtout lorsqu'on désire des productions importantes. En réalité, la nécessité de fournir de fortes quantités de chaleur conduit d'une part à de grandes surfaces de transmission thermique, avec le plus grand encombrement et la complication plus considérable dans l'appareillage qui en dérivent, et d'autre part à la formation d'un fort volant thermique, avec la conséquence que le polymère est maintenu de façon prolongée à une température élevée qui en détériore les propriétés aux effets du filage.

   C'est ainsi qu'il a été déterminé que l'appareillage de fusion idéal pour ces produits serait celui dans lequel on pourrait fondre dans chaque unité de temps la quantité maximum de polymère avec l'apport minimum de chaleur -' ce qui entre autres permettrait

  
un excellent réglage du fonctionnement. 

  
Selon la présente invention, on atteint un perfectionnement considérable dans le procédé de filage &#65533;ar fusion en subdivisant le chauffage du polymère en deux phases; une phase de pré-réchauffage et une phase de fusion. La fusion elle-même et l'extrusion ultérieur re de la masse fondue à travers les orifices de filage sont supposées exécutées par des systèmes et des moyens connus.

  
Le polymère solide est de préférence introduit sous une forme subdivisée de manière appropriée, par exemple en granules, écailles ou analogues, par exemple au moyen d'un organe doseur approprié. Le pré-chauffage peut se produire pendant que le polymère se déplace

  
ou pendant qu'il est stationnaire. On peut ainsi obtenir deux variantes de réalisation de l'invention. Dans le premier type le polymère est pré-réchauffé et ensuite introduit en quantité mesurée dans la chambre de fusion. Dans le second, on opère le pré-réchauffage du polymère pendant qu'on le fait avancer au moyen d'un organe débiteur,doseur. En principe, il n'est pas nécessaire que le dosage du polymère se produise à l'aide de parties mécaniques mobiles, étant donné que dans certains cas il est possible de réaliser l'alimentation désirée par des organes statiques, par ex emple des orifices appropriés.

  
Aucun des appareils de filage par fusion proposés à ce jour envisage un pré-réchauffage proprement dit. Si dans certains d'entre-eux on constate un réchauffage partiel du polymère avant qu'il atteigne l'organe de fusion, il s'agit toujours d'un phénomène secon-

  
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prié quantitativement et en général qui se produit dans des conditions telles qu'il devient nuisible. Les spé-cialistes de la branche se sont même, en général, préoccupés d'éviter un pré-réchauffage. Ils ont observé que, si la matière n'est pas isolée thermiquement jusqu'à son arrivée dans la zone de fusion, si elle se trouve

  
à l'état relativement finement divisé, elle forme ce

  
que l'on appelle "un pont" et l'alimentation régulière de l'appareil de filage en est empêchée. Sur les bases de ce qui était jusqu'ici connu, il est donc surprenant que le pré-réchauffage jusqu'à une température voisine du point de fusion soit possible et avantageux.

  
Il ne faut-toutefois pas oublier que le préréchauffage même n'est pas efficace s'il n'est pas effectué en suivant des principes déterminés en-rapport avec les propriétés physiques du polymère considéré.

  
Le premier principe, sur lequel est basée la présente invention consiste dans la thermistatisation de l'appareil point par point, pour ce qui est nécessaire en fonction des caractéristiques du polymère, c'est-à-dire pour le contrôle exact de la température. Le diagramme de température du polymère dans la phase de pré-réchauffage doit être bien déterminé, et par suite sa vitesse d'avancement doit être telle qu'elle permette, suivant les moyens disponibles pour la transmission de chaleur, d'atteindre point par point un équilibre thermique constant.

  
Un autre principe à observer consiste en ce que le système d'avancement du polymère doit être adapté aux températures atteintes dans le pré-réchauffage, de sorte que le-polymère ne soit jamais entassé ou pressé plus que ce qui est admis en toute sécurité, une fois

  
la. température atteinte, en rapport avec la configuration -et l'état de division de celui-ci. 

  
L'invention sera mieux comprise en se référant aux exemples d'exécution suivants, donnés à titre non limitatif. Dans ces ex emples, on prévoit de traiter un polymère à l'état de granules, polymère ayant un

  
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spécifique moyenne dans la zone de température considérée, d'environ 0,5 k cal. kg. 1[deg.]. Dans ces conditions, en partant d'une température ambiante de 15[deg.] C, si l'on opère le pré-chauffage par exemple jusqu'à 195[deg.] C, les calories à fournir dans l'appareil de fusion proprement dit se réduisent d'environ 130 à environ 40. En pra&#65533; tique, le pré-chauffage peut être effectué comme il est indiqué dans l'une quelconque des trois figures annexées.

  
En figure 1, la référence 10 désigne un appa&#65533; reil ou chambre de fusion qui peut être de type quelconque et qui est par suite indiqué schématiquement simplement sous forme d'unrécipient cylindrique à fond conique avec une ouverture de vidange 11. Les organes de filage qui suivant l'appareil de fusion sont de type

  
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l'état granulaire 12 est introduit dans un récipient

  
13 calorifugé à la température voulue, par exemple

  
au moyen d'une chemise 14 dans laquelle circule un flui de chaud. Entre le pré-réchauffeur 13 et l'appareil de

  
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de tout type approprié et par exemple peut comprendre un organe tournant qui reçoit périodiquement du préréchauffeur un certain volume de granules et les envoie périodiquement dans l'appareil 10. Diverses solutions peuvent être adoptées pour alimenter le pré-ré-chauffeur. Par exemple, il peut comporter à la partie la plus haute un doseur en synchronisme avec le doseur
15 qui introduit autant de polymère froid que le doseur
15 en évacue de chaud, le débit du doseur étant calculé par rapport au volume du pré-réchauffeur de façon telle que le polymère froid ait tout le temps d'atteindre l'équilibre thermique désiré. On a dans ce cas une alimentation continue du polymère par pesanteur.

   Ou bien on peut prévoir divers pré-réchauffeurs en communication avec un appareil de fusion unique, et chaque pré-réchauffeur peut être complètement rempli de polymère froid et le doseur correspondant ne sera appelé à intervenir que lorsque le polymère aura atteint l'équilibre thermique. A ce même moment, un autre pré-réchauffeur en dérivation aura achevé de se vider et sera isolé et rempli et ainsi de suite. 

  
La figure 2 montre un pré-réchauffeur 23 toutà&#65533;fait analogue à celui de la figure précédente et muni du doseur correspondant 25 (l'appareil de fusion n'a pas été représenté). Mais le polymère est ici réchauffé en faisant circuler un gaz inerte au moyen d'un ventilateur 26 à travers un réchauffeur 27 qui peut comporter une résistance électrique ou un échangeur de chaleur ou analogue; le gaz circule alors à travers le polymère. Pour le reste les considérations.de l'exemple précédent demeurent valables. La figure 3 montre au contraire l'appareil de fusion 30 alimenté par une vis transporteuse 31. Le cylindre qui loge la vis transporteuse est muni d'une chemise 32 ou d'autres moyens de chauffage. La vis transporteuse joue le rôle de dispositif d'alimentation <EMI ID=9.1>  

  
On remarque que dans tous les exemples cités

  
et dans beaucoup d'autres qui peuvent être imaginés par des hommes de métier dans le cadre de l'invention, il n'est pas du tout nécessaire que la température soit la

  
même dans toutes les parties du pré-réchauffeur. En

  
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réalité elle peut; augmenter, et la plupart du temps elle

  
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croîtra, au fur et à mesure que l'on s'approche de l'appareil ou de la chambre de fusion et ceci non seulement parce que dans tous les cas le polymère exige un certain temps pour s'échauffer, mais aussi parce que les sources de chaleur elles-mêmes peuvent avantageusement être composées de différents éléments à température croissant Successivement. La thermostatisation selon l'invention doit s'entendre comme étant effectuée, point par point ou zone par zone, dans le sens que chaque partie du polymère doit avoir à tout moment une température constant te dans la temps et non pas dans l'espace.

   Chaque granule de polymère peut donc augmenter de température et en général sa température augmentera au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'appareil de fusion mais en chaque point de l'appareil les particules de polymère qui s'y trouvent à un moment quelconque devront avoir toujours la même température. En conséquence, n'importe quel pré-réchauffeur que l'on désire employer peut être muni, au lieu d'une chemise de réchauffage unique (comme indiqué dans les figures) d'une série de chemises à température successivement croissante et les chemises de chauffage par circulation de fluide peuvent être remplacées par des éléments chauffants électriques qui permettent un contrôle précis de la température et une vèariation progressive de celle-ci d'un point à l'autre du pré-réchauffeur.

  
Toutefois, l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution particuliers qui. ont été décrits mais elle comprend toutes les variantes que les hommes de métier pourront y apporter dans chaque cas.

'REVENDICATIONS

  
1. Procédé pour le filage par fusion en particulier de hauts polymères, caractérisé en ce que le chauffage du polymère est divisé en deux phases, une phase

  
de pré-réchauffage et une phase de fusion.

Claims (1)

1. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on introduit le polymère à l'état solide sous une forme divisée de manière appropriée.

   3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère solide est introduit en quantité mesurée

   et prédéterminée.'

   4. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel le polymère est tout d'abord pré-réchauffé et ensuite amené en quantité dosée à l'appareil de fusion.

   5. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel le polymère est pré-ré-, chauffé de façon continue pendant qu'il avance vers l'appareil de fusion.

   6. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel la température du polymère en phase de pré-réchauffage augmente selon un diagramme prédéterminé au fur et à mesure qu'il se rapproche de l'appareil de fusion.

   7. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel la vitesse d'avancement du polymère est déterminée de manière à permettre, en fonction des moyens disponibles pour la transmission

   de la chaleur, d'atteindre point par point un équilibre thermique constant. <EMI ID=10.1>

   lement tel que décrit.

   9. Appareil pour le filage par fusion, en parti-

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   feur dans lequel le polymère solide, de préférence subdivisé de manière appropriée, est porté à une température suffisamment élevée tout en demeurant à l'état solide, et une chambre de fusion dans lequel le polymère pré-réchauffé est amené à l'état liquide.

   10. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le,passage du polymère du pré-réchauffeur à la chambre de fusion est réglé par un doseur approprié,

   11. Appareil selon les revendications 9 ou 10, dans lequel le pré-réchauffeur est muni de moyens de chauffage susceptibles de maintenir constante dans le temps la température de chaque point de l'appareil.

   12. Appareil selon la revendication 11, dans lequel les moyens de chauffage sont réglés de manière à produire une augmentation de température du polymère contenu dans le pré-réchauffeur au fur et à mesure qu'il avance vers la chambre de fusion.

   13. Appareil selon une ou plusieurs des revendications 9 à 12, dans lequel le pré-réchauffeur comporte des moyens pour régler l'avancement du polymère vers la chambre de fusion et dans lequel ces moyens sont contre lés de manière que la vitesse d'avancement du polymère permette d'obtenir, en fonction des moyens de chauffage prévus, un diagramme prédéterminé de pré-réchauffage

   du polymère.

   14. Appareil selon une ou plusieurs des revendications 9 à 13, dans lequel le pré-réchauff eur est en même temps doseur du polymère.

   15. Appareil selon la revendication 14, dans lequel le pré-réchauffeur doseur pomprend une enveloppe, des moyens de chauffage, et une vis transporteuse logée dans ladite enveloppe pour effectuer l'avancement du polymère vers la chambre de fusion.

   16. Appareil selon une ou plusieurs des revendica-

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   réglé par un organe doseur comprenant des parties mobiles susceptibles de recevoir périodiquement du.pré-réchauffeur une certaine quantité de polymère et d'en décharger périodiquement une quantité correspondante dans l'appareil de fusion.

   17. Appareil selon une ou plusieurs des revendications &#65533; à 14, dans lequel l'organe doseur ne comprend pas de parties mobiles.

   le" Appareil selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel les moyens de chauffage consistent en chemises ou espaces intermédiaires dans lequel circule un fluide chauffant, ou bien consistent en dispositifs électriques appropriés.

   19. Appareil selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel le polymère est pré-réchauffé par contadt avec un gaz chaud en circulation.

   20. Appareil pour le filage par fusion en particulier de hauts polymères substantiellement comme décrit et représenté.