PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA PROBUCTION DE FILS, FIBRES, FILAMENTS
ARTIFICIELS ET ANALOGUES.
Cette invention est relative à la production de fils, fibres, filaments artificiels et analogues, désignés ci-après d'une manière générale
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lonitrile avec jusque 20 DOUX' cent d'un ou de plusieurs autres composés polymérisables,, tels que le styrène, le méthylacrylate et l'acétate de vinyle.
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de polyacrylonitrile telle que définie ci-dessus dans un mélange solvant essentiellement constitué d'eau, d'un ou de plusieurs liquides aliphatiques miscibles à Peau, ne contenant pas plus de six atomes de carbone et d'un groupe hydroxyle alcoolique dans la molécule, et d'un ou de plusieurs sels fortement solubles dans l'eau, choisis parmi les thiocyanates de métaux alca-
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liquides aliphatiques qui peuvent être utilisés comme diluants.
Les solutions de polyacrylonitrile décrites dans le brevet belge
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Un objet de la présente invention est de faciliter la récupération des produits chimiques utilisés dans le filage des solutions de polyacrylonitrile décrites dans la spécification du brevet belge précité, tout en maintenant ou en améliorant les propriétés des fibres.
Suivant la présente invention le procédé pour la production
de fils de polyacrylonitrile consiste à extruder une solution du polymère dissous dans un mélange solvant constitué essentiellement par de l'eau,
un diluant miscible à l'eau, un ou plusieurs sels fortement solubles dans l'eau, choisis parmi les thiocyanates de métaux alcalins, les thiocyanates de métaux alcalino-terreux, le thiocyanate d'ammonium, le thiocyanate de guanidine, le bromure de lithium, l'iodure de lithium, l'iodure de sodium et le chlorure de zinc, ledit sel constituant au moins 35 pour cent
en poids du mélange solvant, dans un bain de coagulation constitué par
une solution aqueuse contenant le même sel et le même diluant, sensiblement dans les proportions relatives dans lesquelles ils sont présents dans
la solution de polymère, si bien que le bain contient au moins 10 pour cent et, de préférence, au. moins 20 pour cent en volume du mélange solvant utilisé pour dissoudre le polymère, la concentration du sel et du diluant
dans le bain de coagulation étant maintenue en dessous de celle à laquelle
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Les diluants préférés sont les liquides de type alcoolique décrits dans la spécification du brevet belge précité mais d'autres diluants, tels que l'acétone ou l'acétonitrile, peuvent également être utilisés.
Les recherches de l'inventeur relatives au filage des solutions de sel aqueuses contenant des diluants ont montré que l'on pouvait effectuer le
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tenant le sel et le diluant dans les mêmes proportions, pourvu que la concentration du sel et du diluant n'excédât pas un maximum dépendant, pour chaque cas particulier, du type de polymère, du type de sel utilisé, du type de diluant utilisé et de la concentration relative de chacun d'eux dans
la solution de polymère Pour prendre un exemple spécifique, on a constaté qu'une solution à 15 pour cent de polyacrylonitrile dans un mélange solvant constitué par 27,5 parties d'alcool méthylique, 27,5 parties d'eau et 45 parties de thiocyanate de sodium (les parties étant données en poids) pouvait être extrudée de façon satisfaisante dans un bain constitué par
75 volumes d'eau et 25 volumes du mélange solvant utilisé pour dissoudre
le polymère mais qu'avec un rapport de volume de 50/50, le filage n'était pas possible du fait que, d'une façon répétée, la solution formait des bulles à la filière et que les filaments ne pouvaient'pas être recueillis . De simples essais de filage montreront facilement quand la concentration
du mélange solvant dépasse la limite de filage On a également constaté que lorsqu'on effectuait le filage avec des concentrations de diluant et
de sel telles que définies mais inférieures à la concentration à laquelle
le filage devient défectueux, les vitesses de filage étaient plus élevées et les propriétés des fibres étaient généralement meilleures que celles
que l'on obtenait par le filage dans un bain d'eau. Ainsi, le filage d'une solution de polyacrylonitrile, dans le mélange à 27,5/27,5/45 d'alcool méthylique, d'eau et de thiocyanate de sodium dans de l'eau distillée, l'étirage des fibres obtenues à 1200 pour cent à la vapeur et le lavage
des fibres étirées donnaient des fibres ayant une ténacité de 3,65 grammes/ denier et une extensibilité de 18.1 pour cent, tandis que lorsqu'on répétait le filage avec une variante seulement, consistant à. utiliser un bain de coagulation constitué par 75 volumes d'eau et 25 volumes du mélange solvant,
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On a également constaté que si les fils séchés étaient subséquemment chauffés dans des conditions telles qu'ils pussent se relâcher librement et complètement, les filaments devenaient ondulés. Ainsi, pour la fabrication de fibres de polyacrylonitrile ondulées, les fils séchés peuvent être coupés à la longueur de soie désirée et être ensuite traités, par exemple dans un bain d'eau bouillante ou à la vapeur, pour que se produise l'ondulation
Suivant un procédé constituant variante, on peut faire passer
le fil, d'une longueur continue et avec une très faible tension, à travers un bloc chauffé, après quoi les fibres peuvent être coupées à la longueur de soie désirée.
Le séchage du fil préparatoire à l'ondulation peut être effectué sur une bobine d'avancement du fil. Après achèvement du séchage du fil, les fibres ont en général un aspect lustré; si le séchage est effectué en partie sur une bobine chauffée pour être ensuite achevé aux températures ordinaires, les fibres,après l'ondulation, sont généralement mates.
Comme le filage d'une solution de sel aqueuse de polyacrylonitrile contenant des diluants, dans les bains de coagulation tels que définis, déterminera un accroissement progressif de la concentration en diluant et en sel du bain de coagulation, les concentrations peuvent devoir être réglées pendant le filage. Ce réglage est avantageusement effectué par addition d'eau ou d'une liqueur de lavage provenant des stades de lavage, au bain de coagulation, à une allure prédéterminée choisie pour maintenir les rapports de sel et de diluant sensiblement inchangés pendant le filage.
Si l'on utilise de l'alcool méthylique comme diluant, on peut réaliser la récupération des constituants dans l'excès de bain de filage, en éliminant par distillation tout d'abord l'alcool méthylique et ensuite l'eau, habituellement sous pression réduite, jusqu'à ce qu'on atteigne le point où, lorsqu'on ajoute l'alcool méthylique récupéré au résidu, le mélange solvant requis soit produit.
L'invention est illustrée par les exemples suivants, dans lesquels les parties sont des parties en poids, à moins qu'il en soit spécifié
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Exemple 1
15 pour cent d'uncspolymère formé de 94 cour cent d'acrylonytrile et de 6 pour cent de méthylacrylate, poids moléculaire approximatif 100.000
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27,5 parties d'alcool méthylique et 45 parties de thiocyanate de sodium. L'air fut enlevé de la solution et celle-ci fut extrudée par une filière,
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volumes du mélange solvant. Le fil obtenu fut retiré du bain par un godet, fut lavé à l'eau et étiré à la vapeur à 900 pour cent
Les propriétés des fibres obtenues étaient les suivantes
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La tolérance maximum du mélange solvant dans le bain de coagulation pour le filage en continu était d'environ 50 volumes du solvant pour
50 volumes d'eau
Exemple 2
Une solution de polymère préparée comme décrit dans l'exemple 1
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constitué par 80 volumes d'eau et 20 volumes du mélange solvant. Le fil obtenu fut retiré du bain à une vitesse de 3 mètres par minute, lavé avec
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passage par un bloc chauffé à 3500C et fut recueilli.
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Denier 1,5
Ténacité 3 grammes/denier
Extensibilité 12 pour cent j
Retrait dans l'eau bouillante s 5 pour cent.
Exemple 3
15 pour cent du copolymère utilisé dans l'exemple 1 furent dis-sous dans un mélange solvant constitué par 20 parties d'alcool méthylique,
35 parties d'eau et 45 parties de thiocyanate de sodium, la solution fut filtrée et l'air en fut enlevé. La solution fut ensuite filée par une fi-
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ensuite traité avec une huile antistatique, fut séché et relâché comme décrit dans l'exemple 2, pour être ensuite recueilli sous forme de fil retors, sur un métier à filer à cloches. Pendant l'extrusion, une partie de l'eau utilisée pour laver le fil fut amenée au bain de coagulation, pour que sa composition fut maintenue constante.
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La solution de copolymère utilisée dans l'exemple 3 fut extrudée
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par 75 volumes d'eau et 25 volumes du mélange solvant. L'étoupe, après lavage à l'eau, fut étirée à 1200 pour cent à-la vapeur et fut séchée à l'air dans des conditions permettant son libre relâchement.
Les propriétés des fibres obtenues étaient les suivantes
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Ténacité s 2,89 grammes/denier;
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Exemple 5
Une solution de copolymère préparée comme décrit dans l'exemple 1 fut extrudée par une filière à 3.000 trous, le diamètre dès trous étant
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Une solution de filage préparée comme décrit dans l'exemple 1
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L'étoupe obtenue fut retirée du bain au moyen d'un godet, fut lavée, fut étirée à 800 pour ,cent à la vapeur et fut séchée sur une bobine de séchage, jusqu'à n'avoir plus que deux pour cent d'humidité. L'étoupe sèche fut alors envoyée à un couteau et l'on recueillit des soies-lisses, les fibres furent immergées dans une solution aqueuse à 1 pour cent d'un
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lustrées et ondulées
Exemple 7
L'exemple 7 présente une seule variante par rapport à l'exemple
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jusqu'à ne plus contenir qu'environ 50 pour cent d'humidité, recueillie sur une bobine et séchée à l'air aux températures ordinaires. L'étoupe séchée fut alors coupée et traitée comme dans le cas envisagé à l'exemple
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outre un plus grand pouvoir d'absorption de la teinture que le produit de <EMI ID=28.1>
Une étoupe continue séchée produite comme décrit dans l'exemple 6 fut coupée en longueurs de soies et les fibres coupées furent étalées sur des plateaux et soumises à une atomisation de vapeur. Les fibres furent
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Exemple 9
Une étoupe continue séchée produite comme dans l'exemple 6 fut
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L'étoupe fut alors coupée en longueurs de soies et donna des fibres ondulées.
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Une étoupe mouillée de fibres étirées produite comme dans l'exemple 6 fut coupée et les fibres furent recueillies et séchées, sous la forme
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Exemple 11
L'étoupe mouillée de fibres étirées produite comme décrit dans l'exemple 6 fut coupée en longueurs de soies et recueillie mouillée. Les
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avec un appel forcé dans un four. Les fibres obtenues étaient lustrées et ondulées.