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Assemblages de fibres perfectionnés du genre non tissé.
La présente invention se rapporte aux assemblages de fi- bres type de conduits comprenant des matières appelées parfois étoffes ou tissus non tissés) et, plus particulièrement, à cer- tains @ perfectionnés de fibres susceptibles d'applica- @ industrie des matières textiles et obtenus à partir de matières thermoplastiques.
On a dans la passé essayé de produire des tissus ou étoffes qui ont été tissés non pas de la manière traditionnelle, mais par imprégnation d'une natte relativement peu serrée de fi- bres avec un produit de liaison et en provoquant la prise ou dur- cissement de ce produit de manière à en lier les fibres. Ce genre de produits présente, toutefois, divers inconvénients et on est toujours à la recherche de procédé? de fabrication de produits semblables à un tissu utilisant d'autres moyens généraux.
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On a récemment créé un nouveau genre d'assemblage de fi- bres ainsi qu'un procédé nouveau visant leur fabrication,
Le procédé de la présente invention vise la fabrication . d'un assemblage do fibres, et consiste à étirer.une matière thermo- plastique en mousse, c'est-à-dire de nature alvéolaire, extrudée de manière à l'orienter rigoureusement dans un seul sens, à sou- mettre ladite matière à des forces telles que les parois de ses alvéoles ou cellules se rompent et enfin à convertir ladite ma- tiére en une structure à trois dimensions d'éléments de fibres raccordés entre eux.
Il est préférable que l'étirage soit effectué en con- tinu (bien que cela ne soit pas essentiel), et la phase où s'effec- tue la rupture de la matière alvéolaire peut suivre Immédiatement, ou bien peut n'être exécutée qu'après, par exemple sur des tronçons séparés de matière alvéolaire étirée. Toutefois, le processus de conversion de la matière alvéolaire en un assemblage de fibres peut être exécuté en continu.
La présente invention vise également un nouvel assemblage de fibres constituant une structure à trois dimensions d'une très grande quantité d'éléments de fibres d'origine thermoplastique raccordés entre eux, ces éléments étant alignés sensiblement dans une même direction, et certains d'entre eux présentant des sections transversales ramifiées.
Dans la présente invention, on utilise le terme "éléments de fibres" et non pas celui de "fibres", étant donné qu'en général les éléments en question sont essentiellement raccordés dans les trois dimensions. C'est pourquoi le nombre "d'extrémité" libres ou non reliées de l'assemblage de fibres est normalement faible et que l'assemblage ne renferme que peu de fibres en tant que telles, c'est-à-dire de fibres dont chacune a deux extrémités.
Des éléments de fibres dont la section transversale prise à angle droit par rapport à l'axe principal de l'élément de fibre
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est ramifiée, sont présents dans l'assemblage de fibres du fait qu'ils sont obtenus à partir d'une matière thermoplastique alvéo- laire orientée par la désintégration ou rupture partielle des col- lules ou pores qui constituent la structure alvéolaire. C'est pour- quoi les éléments de fibres sont constitués par les débris des pa- rois des cellules et, de ce fait, présentent certaines caracté- ristiques qui seront décrites par la suite.
Celles des fibres dont
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la sectioh J:.a.r ersala est ramifiée proviennent de parties des parois de plusieurs cellules qui étaient présentes dans la matière alvéolaire orientée initiale, et la "ramification" se produit lors- qu'un fragment de la paroi d'une cellule donnée est raccordé à des fragments de la paroi d'une ou de plusieurs cellules adjacen- tes.
Dans le cas le plus simple, on peut qualifier de "trilobée" une section drolte ramifiée d'un élément de fibre, du fait qu'elle comprend trois lobes ou bras , comme cela a été représenté sur les sections transversales représentées sur la fig. 1, et qui sont
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prises perpend'tc11=lir(>r::ent à l'Axe principal des éléments de fi- bres, Ces sections droites ratifiées du aôme genre, maie plus com- pliqu'c a. : .i g E :::¯ s. in ;ïPux, au plus, sections droites "t:!'ilobC31!,. raccordée:' : 4 -alf-t con.- cel1.; qui. a été représen- tée "ur la t1 2. des c't"rp transversales telles que celles qui ,,ont rprant(,'1 à ':ir(:
purfc7,.en4w* illustratif sur les fig. 1 et 2 sont cul peuvent exister en un point de l'axe princi- pal d'ur 01t 4<. fii>Te, et un (.10nt de fibre n'a pas nèces- ;j11rcr.:""1', :ix.j e,n 4rqite de profil constant sur toute sa lon- ",y&)8a .aWi.. ae L ,'vt.n,l.k Jioite chanze en général dans le .:s .o itud.s 1. d'un 6lf::lfAnt le fibre, 1!,.ais encore cet élément â.im"=;. i;.est #il rectilisne ni parallàle à l'assemblage de fibres consi'l jID';l 1.1 .'. t. C'est pourquoi une série de secticns trnsversa1es 4'un 3semlage de fibres priser perpendiculaire- Lir,n*-, eu sens de fabrication de cet assemblage présentent un cer- tain nombre de formes diverses de sections transversales d'un élé- ment de fibres donné.
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Dans une section transversale caractéristique d'un as- semblage de fibres, la quantité de sections transversales d'élé- ments de fibres qui sont ramifiées, peut n'être qu'en minorité, cornue par exemple de 30 ou de 40 %, ou moins, mais, néanmoins, leur présence (même avec un pourcentage qui n'est que 5 à 10 % du total) contribue à donner un caractère particulier à l'assem- blage de fibres. Dans certains cas, la proportion de sections trans- versales ayant des ramifications peut être élevée (comme par exem- ple 60 ou 70 %), mais, dans de nombreux cas, elle est comprise entre 5 et 50 %, par exemple de 10 à 40 %, dans les environs de 20 %.
Etant donné la façon dont ils ont été constitués, les éléments de fibres sont, pour leur plus grande partie, de sec- tion transversale allongée., Très fréquemment, une section trans- versale d'un élément de fibre a au moins deux côtés sensiblement parallèles, bien que, au moins dans le cas d'éléments de fibres à section transversale ramifiée, ces c8tés soient d'habitude cur- vilignes. D'autres sections transversales peuvent être polygona- les, par exemple en forme de quadrilatère et peuvent être à peu près rectangulaires ou rigoureusement rectangulaires ; on peut ob- server aussi la présence d'un nombre de c8tés supérieur à quatra.
Quand on considère une section transversale d'un élément de fibre, la dimension la plus longue est considérée comme étant la largeur et la dimension la plus faible est considérée comme étant l'épais- seur. De façon plus générale, les sections transversales peuvent présenter un rapport largeur/épaisseur allant de 3 à 1 jusqu'à 20 à 1, ou même plus, et peut aller parfois jusqu'à 30 à 1. Une certaine proportion (pouvant atteindre 50 % du total) des sections transversales peut être compacte et, par exemple, rigoureusement carrée. Souvent le nombre de sections transversales compactes est faible.
Une autre caractéristique des éléments de fibre des as-
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sesbiages de fi )l1t'S de la. présente invention peut s'exprimer en eu- ) P; )'±101e dF 1 .-f,5 Ni "''très câpres par gramme de mati- .. h. d'.:.. .. ¯.#- .1 . ; . lt-', ptrf! compr1ae entra 0,04 , . 'ar \...1' c< - ' entre 0,03 et 1 m2. Des assem- *¯ , 5 '1 ï ¯ ¯ ¯ -¯i. a: , '1"""Í1 pa)' exemple, comporter des 41/>;.Tt (\ ;,r 1;.:, : 1: io ,'icies de surface sont oonprisee %is..' 1 et <' , - ;,"'.X nl(' 4'ùn.ciron 0,2 ou z m2. Dans '2'"' 'i . ':rn .t.. ¯ -..; :,,:.", 31UF r<..nde et atteindra en- . m2âx... ¯ <. ..: .' ¯1 urs des superficies par ip'.' en ;.tF-; ;1'. ,'", Jl'ir::at1on des assemblages 1;' 1 ib>os, 't;i' :-:' r' p ".':i '" t1 n'a niveoloire de densité plue :3,. 10t:r>,: H: -M s .: .:: 11 '. , .t, \? de fibres de superficie b?.eté, faible.
,' <a r.x . '1 .. 1<> fibre est souvent compri- se dans le. "': ,, '1 i",:', :.l;.'. dr 0,00254 mm à 0,127 mm et, "'Hl:,' OXêmp.1.e ente '\""'2$4. et 0 ,<?;J>. mm et plus particulle- rement entre tâ,7, et < 1...ran O,025/ mm.
La distauc'- r:O'v'.'!'\!11) s6>àrant les points de raccorde- ment auxquels on ; = ta = . , a2.11.;:,;ion plus haut peut être, par exem- ple, comprise entre ., et 750 fois l'épaisseur moyenne de l'élé- ment de fibre, 0'1.1 #;: rw:.:nt plus, et peut aller par exemple jus- qu'à 1000 fois cethe pt.. scnr. Par exemple, on obtient des as- seablages de fila',. s am 'Yt-tgeux lorsque les distances moyennes aé-.
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paraît les pointe, do rk^it.rc!eacn t d'éléments de fibre sont com- prises entre 20 et 0? fois l'épaisseur moyenne de l'Ó1Óment de fibre, par xtle de 0 à 300 fois. Une distance égale à 100 ça 200 fois lec-paisr,ipu7. moyenne des éléments principaux des fibres
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se rencontre souvent.
La distance entre les points de raccorde- ment est souvent comprise entre 0,254 et 12,7 mm, par exemple en-
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tre ,508 et. 17,62 mm ete par exemple, comprise entre 1,27 et 5..0a ma.
1u$ sseblges de fibres à trois dimensions comprennent,
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comme on 1$a déjà dit, des matières que l'on appel. pa-fois des tissus ou étoffes non tissés et, bien qu'ils pu4., i,it être d ln- eueur indéfinie, leur largeur (qui eo4 la composante la plus lingue des deux dimensions de leur section transversale, 1)autre étant l'±pa18seur) est normalement d'au rsins 12,7 mm et parfois un peu plus, comme par exemple de 23 mm, ou même plus. Dans<cette
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gamme comprise entre 25,4 et par exemple, 152e4 mm les matières peuvent être avantageuses utiliser par exemple sous forme de rubans et de nappes. La largeur peut être plus importante, et par exemple comprise entre 3046 et à5,72 cm, selon l'utilisation fi- nable prévue.
On peut produire les largeurs habituelles à l'indue- zrie du teXtile, par exemple des largeurs de tissu de b8, ou de 137,16 cm. L'épaisseur peut être aussi faible au minimum que 0,127 =..' bien qu'elle soit normalement supérieure à cette di- mension et puisse dépasser 0,25 ou 0,50 mm. Il est très fréquent
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j--fè l'épaisseur soit comprise dans la gamme allant de 0,50 à
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:;, eut soit par exemple de 2,54 mm. Les assemblages de fibres 1'-)L . \-pis trouvent de nombreuses utilisations, par exemple en la i3: -ne l'emballage et l'isolation.
L'assemblage de fibres Jé.1; 3tre, comme on l'a déjà dit, produit en continu et peut en , .,'\. ,y,,> être obtenu en toute longueur,convenant aux fins recher- ..,CO "',1 ":-'-ra sur le dessin annexé certaines indications sur .
".2 - "l'(" des H1semblages de fibres de la présente invention, et !"1 %crra sur : la fig. 3 une représentation agrandie (120 fois) d'une vue en plan d'une partie d'un assemblage de fibres représenté à titre purement illustratif : la fig. 4 une vue agrandie (400 fois) du même assemblage de fibres suivant une section droite perpendiculaire au sens de fabrication.
On peut voir, sur la fig. 3, la présence d'un nombre im-
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portant de raccordements et que, par rapport à l'épaisseur moyenne des éléments de fibre, lesdits raccordements sont relativement proches les uns des autres. Les parties des éléments de fibre qui apparaissent sur la fig. 3 comme étant des extrémités notaient pas forcément dans cet état dnns l'assemblage de fibres.
Certaines desdites extrémités avaient été constituées lorsque la petite por- tion de matière avait été séparée de l'assemblage de fibres en vue de son examen, tandis que d'autres n'étaient pas en fait des extrémités libres; ces extrémités sont des parties d'éléments de fibres curvilignes et dont les parties restantes sont alignées directement vers le champ de vision, ou bien s'écartent directe- ment de celui-ci. On peut voir sur la fig. 3 que les distances sé- parant un grand nombre des points principaux de raccordement sont d'environ 0,254 mm. On a représenté sur la fig. 4 la présence de sections transversales (constituant environ 20 % du total) rami- fiées.
Dans leur ensemble, les assemblages de fibres de la pré- sente invention possèdent une souplesse excellente et peuvent être drapés sur un objet ou sur une surface. Si, par exemple on place un assemblage de fibres sur un objet, par exemple une sphôre, il adhère relativement de très prs au profil de l'objet. Cette proprié- té est importante quand on envisage des applications à l'industrie textile. La résistance mécanique dans le sens de la fabrication est bonne et, comme on la déjà expliqué, la quasi totalité des éléments de fibres est raccordée sur toute la structure à trois dimensions de l'assemblage.
Les éléments de fibres sont alignés dans une direction sensiblement similaire, mais ceci n'implique pas forcément qu'ils soient tous alignés avec précision dans le même sens. L'aspect général d'un tel assemblage de fibres est qu'il ren- forme des éléments de fibres qui sont sensiblement parallèles, com- ne cela pourrait se passer par exemple dans un assemblage rigoureu- sement en forme de réseau ou de filet.
Dans la pratique, ceci veut
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dire normalement que les éléments de fibre sont alginés sensible- ment dans le sens de fabrication de l'assemblage de fibres, bien qu'ils pourraient être, par exemple en choisissant un procédé ap- proprié de fabrication, alignés de façon sensiblement perpendicu- laire au sens de fabrication. En général, les assemblages de fi- bres ont un aspect plaisant et, leur surface présente souvent un aspect chatoyant.
La matière thermoplastique à partir de laquelle l'as- semblage de fibres est obtenu est une matière susceptible d'être transformée en matière microcellulaire ou alvéolaire extrudée; cette matière est, dans la pratique, une matière synthétique sus- ceptible de constituer des fibres. On obtient d'excellents résul- tats avec une matière thermoplastique synthétique, par exemple un polymère ou un copolymère obtenu par polymérisation (ceci compre- nant une copolymérisation) d'un monomère non saturé de l'éthylène.
Un tel monomère peut être un hydrocarbure éthylénique non saturé, mais peut être par exemple : un nitrile, tel que l'acrylonitrile ou le mdthacrylonitrile; du chlorure de vinyle ou du chlorure de vinylidène; un ester vinylique tel que l'acétate de vinyle ou un ester d'acrylate, comme l'éthyl acrylate ou le méthyl méthacrylate,
Lorsque le monomère est un hydrocarbure, il peut être : une mono- oléfine; un diène, ou un benzine vinyl-substitué, comme par exem- ple 1 méthylène, le propylène, un butylène, un pentène ou bien un hexne; du butadiène; un benzène vinyl-substitué tel que le sty- réne, ou bien un c-méthylstyrène.
Par exemple, le polymère peut être du polyéthylène (à faible ou à forte densité), du polypropy- lène cristallin, ou bien du polystyrène, ou bien un polystyrène à haute ténacité. Un copolymère peut, en général, être un copolymère comportant deux ou un nombre supérieur (par exemple trois) de l'un quelconque des monomères cités plus haut. Un comonomère peut être par exemple un comonomère du type communiquant, dans une certaine mesure, un certain degré deretard à l'inflammation au copolymère,
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et un exemple d'une telle substance est un halogénure de vinyle
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comme le ch' i)'}'n ,11;. vinyle, le bromure de vinyle ou bien le ;':a r :ri de . *- -- aêne.
De.,, exemptes d'autre çomonombres sont .-, : ". i:f; .:uyliuL u. une vinylpyridire, comme par exemple 'tE ^s7 #.;¯'. ,',yiprh,1ne. :.: popolymëre peut, par exemple, être dérive d' deux monomères 1>y.iiocar.;Jrés, comme un copolynière d'éthy- ln et le piopyf.6na ru bien :3e styrène et de butadiène; ou bien 'm h: '1'ocarb'.lre (.J., "':1 ypc ,-1i1'.! 'Il' de monomère tel qu'un co- PÇ1': '-re de :' =wE',n-¯ et ,e 1',.== titu de vinyle; ou bien peut -e;tre un copolymère dériva . r.:#',o' ;'res dissemblables comme par exemple l'acrylonitrile ' uns faible proportion d'acétate de vinyle. La matière therm,p'! il, .!J1UI peut aussi être composée d'un mélange de deux ou d'un lü'"\,-::bl t.: JU1J';ri ell1' de polymères ou de copo- 3.ymres.
Cette :'J?tH 1'e peut par 1 x., ;ple, être composée d'un mé- lange d'un copolymère de l\ûcrylonitrile possédant une faible te- neur en acétate de v1n;rh. (par exemple d'environ 10 % en poids) et d'un chlorure de polyvtnyle, ou bien d'un mélange d'un acétate d'acrylonitrile vinylique et d'un copolymère de l'acrylonitrile avec la méthylvinylpyrijinü" ''2 préférence, le polymère est une résine thermoplastique, mais il peut être aussi constitué par une matière élastomère, par exemple par un copolymère dérivé d'une quantité suffisante d'un monomère de diène (tel que le butadiène)
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pour communiquer au copolyuqre certaines des propriétés de l'élas- tomère; ou bien du caoutchouc naturel, ou un caoutchouc synthéti-
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que comme un polybutadiène, du styrène butadiène ou du caoutchouc composé par de l'acrylonitrile et du butadiène.
Une résine thermo- plastique peut être sous forme non cristalline (comme dans le po- lystyrène amorphe) ou bien cristalline (comme dans un polyéthylène ou un polypropylène cristallin). D'autres types de matires synthé- tiques pouvant être utilisées comprennent : les polyamines, comme
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le "Nylon" 11 et le nlVJi:â;n 66; les polyuréthanes; les polylactames
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tels que le polycaprolactame; les polyesters, comme ceux du type téréphtalate de polyéthylène. Quand la matièrethermoplastique est une fibre naturelle régénérée, elle est, de préférence, à base de cellulose et, par exemple,. de la rayonne, de l'acétate de cel- lulose, du triacétate de cellulose ou bien de l'acétobutyrate de cellulose.
Dans le procédé de la présente invention, la matière de départ est une matière polymère alvéolaire extrudée et, si on le désire, ladite matière peut être obtenue par les procédés classiques d'extrusion. Les produits alvéolaires extrudés décrits dans la demande de brevet français déposée le 1er juin 1965, pour "Perfectionnements aux mousses de résine" et dans une lère demande d'addition audit brevet déposée le 7 juillet 1965 peu- vent également être utilisés. Quand on utilise une feuille ou plaque de matière alvéolaire extrudée, sa largeur peut varier sur une gamme étendue de dimensions, mais, normalement son épais- seur est d'au moins 3 ou 4 cellules, et il est probable qu'il y aura au moins 10 cellules dans l'épaisseur d'une feuille.
Dans la pratique, l'épaisseur peut être comprise entre 1,27 et 50,8 mm et ntre, par exemple 2,54 et 25,4 mm. Une gamme d'épaisseurs avan- tageuses est comprise entre 5 et 12,7 mm. La densité de la ma- tière alvéolaire peut, par exemple, être comprise entre 16,018 lt 160,18 kg au m3, ou même plus et, dans la pratique, est com- pri entr 32 et 80 kg au m3. Le fait que la matière de départ est de nature alvéolaire ou microcellulaire peut également s'ex- primer par la proportion du volume des vides qu'elle renferme, proportion qui peut être aussi faible que 0,5. Toutefois, dans la pratique, cette proportion du volume des vides n'est souvent pas moindre que 0,9 et est comprise, par exemple entre 0,95 et 0,985, et dans la pratique est comprise entre 0,96 et 0,98.
Une proportion de volume des vides de 0,5 est égale à un rapport de 2:1 du volume du produit alvéolaire et du volume de la matière thermoplastique.
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En générale dans la fabrication d'une matière thermo- plastique alvéolaire et extrudée, le produit de soufflage est une substance dont la température d'ébullition est basse ou bien un produit de soufflage agissant par voie chimique. La matière alvéolaire renferme, d'habitude, des cellules fermées, bien que l'on puisse utiliser une matière (par exemple du polyéthylène) renfermant des cellules qui, dans une certaine mesure, sont rac- cordées entre elles ou "ouvertes". Dans de nombreux cas, le pro- duit de soufflage est volatil et se présente souvent sous forme .d'un gaz ou d'une vapeur dans les conditions normales (par exem- ple à 20 C et sous pression d'une atmosphère), mais qui, lors- qu'il est comprimé avant l'extrusion, est en solution dans la ma- tière thermoplastique en fusion ou en semi-fusion.
Le produit de soufflage peut, toutefois, être, par exemple, un pentane ou une fraction de pentane se présentant sous forme d'un liquide volatil dans les conditions atmosphériques normales. A titre d'exemples de substances volatiles que l'on peut utiliser, on peut citer les hydrocarbures aliphatiques inférieurs, comme le méthane,
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l'éthane, ï,' thy3:d, 1' nropanr ou bien un butane ou bien un pent[tI1o; les hn.lor.{:nurcH: <.1"k::licues inférieurs, comme le chlo- rure do mthy3.e, le tri< :,::'o1'v:\: thr.nc ou bien le 1,2-dichloro- ttrs,fluorotha.^ l'ac6tcnej et,enfin, des gaz non organiques, comme 9 r ey.0ple l'anhydride carbonique ou l'azote.
Los hydro- carburpe :-J.1ph,¯tiquc:' infr.r;:^.s, et plus particulièrement le bu- tane, sont vntarUy, vis-à-vis tes polyoléfines comme le poly- "tyronc '3t le ;:1 i7ff.âihyi?ilsr te produit de soufflage peut étale- ce::4, être un ptoi=1it chimique à effet de soufflage et être par exemple, un bicarbonate comme le bicarbonate de sodium ou le
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bicarbonate d'à1Nt#Dr;iunl, ou bien un composé organiqueda l'azote dêr.úret de l'aiote quand on le chauffe, comme par exemple le dinitrosopentaméthylenediamine ou bien l'azodicarboxylate de ba- ryum. Comme proportions convenables de produit de soufflage, on
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peut utiliser de 3 à 30 % en poids, et plus particulièrement de 7 à 20 % en poids et, par exemple, de 7 à 15 % en poids de butane conjointement avec une polyoléfine, ce qui donne d'excellents ré- sultats.
Parfois, on utilise le produit de soufflage conjointe- ment avec un produit de nucléation qui aide à la formation d'un grand nombre de petites cellules. On peut utiliser une gamme éten- due de produits de nucléation, y compris des matières solides iner- ; tes finement divisées, comme la silice ou l'alumine, au besoin en conjonction avec du stéarate de zinc, ou bien de petites quan- tités d'une substance se décomposant à la température à laquelle est effectuée l'extrusion en produisant un gaz. A titre d'exem- ple de la catégorie précitée de produits de nucléation, on peut citer le bicarbonate de sodium que l'on utilise, si on le désire conjointement avec un acide faible, comme l'acide tartrique ou l'acide citrique.
On utilise avec succès une faible proportion de produit de nuc éation, par exemple jusqu'à 5 % en poids de la matière thermoplastique. Dans certains cas, on peut également utiliser un produit plastifiant..
La résine en mousse ou sous forme alvéolaire extrudée peut être utilisée sous forme d'une feuille ou d'une plaque et, dans ce cas, il est fréquent que celle-ci ait été constituée en utilisant une matrice à fente; on peut également produire une telle matière en feuille en utilisant une matrice annulaire destinée à l'extrusion d'un tube de salière alvéolaire que l'on peut soit fendre, dans le sens longitudinal, pour déployer, sous forme d'une feuille, soit aplatir de manière à former une feuille en double épaisseur.
On étire la matière thermoplastique alvéolaire extrudée et pendant cet étirage, on l'oriente de façon unidirectionnelle, ce qui produit un allongement de ses cellules. Dans la pratique, il est commode d'étirer la matière alvéolaire dans le sens où elle a été extrudée (c'est-à-dire do l'étirer suivant un axe unique)
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mats, si on le 1(;" '!' '. on peut prendre toutes les mesures neoes- Î maires pour 7un .oit 4tia'4e, par exemple, perpendiculaires ' B 1;-- -,' ""'\;': . !"'lit 1: '11. p.l te olle a été extrudée.
D'habitude, ,,: Ji "' ' =t a \)1" . ;} 1.': '.1 "Jre;ent supérieure à celle quelle 1\'1\.. v.'"' ton 'v .'r.B- "es conf ',-'.1.one iJ: ,.;' tl;:' satisfaire dans la phase d."4tJ,rxg> p01'!r Qb-'i? 1'-'3 4ul t"tr. f1 Si: ds dépendent de la aa- 4 16 =?.. "'h.o......",'!':'1.,.,., "',', ,1; - ' . < , .,.1 .- >, .i g-nral on a trouve avan- *.'3U dmut,J .. ¯r .ies t.x 1'(4 "- .'pris entre 20 à 1 et 2 à 9t, pc.r e''?l. .-1...t: . le }'5:1 :ùf>'1IJ'è :,. On a obtenu de bons résultats av un r ;;4r : compris entre 1211 et 5:1 et, de préférence, entre 10?1 1 .a 4Le,i,,)--rature à utiliser dépend elle aussi de 1", me-1-l' lque utilisée, mais dans la plupart des can, pst une tr >\P0"(,, nm 'levée, par exemple au-des- sus de 40 ou 50% C et puv'.l aonter ju,<u'b. 140oC, voire même plus haut dans certains cas.
On a trouvé comme étant avantageuse une température comprise entre 80 et 100 C, par exemple de 90 C. Il est en principe désirable que la matière alvéolaire soit chauf- fée jusqu'à une température modérément élevée, pas suffisamment élevée pour en endommager la structure alvéolaire, mais suffisam- ment élevée pour que la matière devienne suffisamment ductile.
Par exemple, on peut étirer un styrène alvéolaire extrudé entre 120 et 140 C, tandis que, pour un polyéthylène alvéolaire à haute densité, il est préférable d'opérer à une température comprise entre 40 et 100 C. Une matière thermoplastique amorphe doit nor- malement être étirée sous une température supérieure à sa tempé- rature de transition vitreuse,'tandis qu'une matière thermoplas- tique cristalline peut être étirée à une température inférieure au point de fusion de la substance cristalline.
Si la matière al- véolaire est encore chaude aprs son extrusion, il peut être né- cessaire de la refroidir avant qu'il soit possible de l'étirer au cours dune opération ultérieure, mais, normalement, une ma-
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tière alvéolaire doit être chauffée à une température sporopriée avant de pouvoir être étirée,, étant donné que, par , temple, même dans une opération en continu, sa température peut avoir trop diminué au moment où il est possible de l'étirer.
Le traitement de chauffage appliqué est, comme on l'a déjà expliqué, effectué de façon telle que la matière alvéolaire extrudée soit devenue suffisamment ductile pour être étirée, et ceci nécessité,, par exemple, soit de chauffer ladite matière à une température cons- tante, soit de la soumettre à une température relativement éle- vée (atteignant souvent 200 C) pendant un bref laps de temps, que l'on fait suivre par un laps de temps de chauffage normale- ment plus long à température plus basse.
Par exemple, une matière alvéolaire produite sous une forme où elle comporte une "peau" extérieure de matière (de densité plus forte que la matière in- térieure), peut donner de meilleurs résultats avec un traitement de chauffage comprenant un court laps de temps initial de chauf- fage à température plus élevée. Ce traitement initial peut être vantageux dans le cas d'une matière thermoplastique, comme le polypropylène cristallin et peut durer un laps de temps de quel- ques secondes aussi. Les conditions précises qui sont nécessaires pour qu'une matière alvéolaire soit à l'état convenant à son éti- rage peuvert être trouvées facilement au moyen d'essais simples.
En général, on pout utiliser tout procédé commode d'application de chalgur, Par exemple, on peut faire passer la matière alvéo- laire extrudée dans de l'air chaud ou dans un jet de gaz inerte chaud, ou bien dans un bain chaud d'un liquide inerte approprié, comme l'eau, le glycérol ou l'éthylène glycol. Dans certains cas, on peut exécuter l'étirage à la température ordinaire, par exem- ple pour le "Nylon".
Après son étirage, la matière thermoplastique alvéo- laire se trouve partiellement désintégrée, c'est-à-dire qu'elle est désintégrée sous forme d'un réseau à trois dimensions d'élé- ents de fibres raccordés entre eux. Dans cette opération, les
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parois des cellules allongées de matière thermoplastique sont dés- agrégées ou "fibrillées" de façon à constituer des éléments de fibres. Les raccordements massifs en trois points produits aux extrémités de cellules sont, dans certains cas, les points de jonction d'un certain nombre d'éléments de fibres se raccordant.
On peut, par exemple, opérer la désintégration en travaillant par voie mécanique la matière étirée de manière à lui appliquer un certain cisaillement, de préférence dans le sens transversale et on peut utiliser divers processus pour obtenir ce résultat, comme le frottement, le laminage, la torsion, le secouage, le battage ou bien en soumettant de toute autre Manière ladite ma- tière à des forces ayant tendance à retirer dans le sens latè- ral, perpendiculairement à son sens d'orientation. Par exemple, on peut utiliser un organe de pincement animé d'un mouvement de va-et-vient conjointement avec un organe de pincement fixe et adjacent, opération que l'or décrira par la suite.
D'autres pro- céda''- peuvent nécessiter l'utilisation de deux bras cylindriques dont l'un est fixe et dont l'autre tourne; on peut utiliser un broyeur à marteaux ou des surfaces de caoutchouc se déplaçant et constituées par des plaques, des courroies ou des cylindres,, On peut utiliser aussi les ultra-sons ou bien des jets d'air dirigés de façon appropriée. En général, dans le cas des résines thermo- plastiques, la température à laquelle on effectue la désintégra. tion partielle est la température ordinaire de 20 C, ou quelque- fois plus élevée et pouvant atteindre 30 C.
Dans le cas de cer- taines résines thermoplastiques particulières (et principalement des résines possédant un certain degré d'élasticité et qui sont, de ce fait, relativement tenaces) ainsi que pour les matières élastorères en général, la température utilisée est normalement inférieure à la température ordinaire et peut être comprise par exemple entre 5 C et 0 C et parfois même moins.
Les dispositifs précités de pincement à organe animé
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d'un déplacement alternatif et à organe fixe peuvent, dans la pra- tique, être constitués, par exemple,'par deux paires de barres mé- talliques, comme représenté en élévation en bout sur la fig. 5 et en élévation latérale sur la fig. 6. Les barres 1 et 2 ont une sec- tion droite carrée (avec des arêtes arrondies) et chacune desdites paires de barres est constituée par deux barres similaires montées verticalement l'une au-dessus de l'autre. Les barres de chaque paire sont maintenues légèrement en contact par des guides 3 action- nés par un ressort.
Les deux barres 1 de la partie gauche sont fixes et sont maintenues en contact avec les barres 2 sous l'ac- tion d'un ressort à lame 4. Des supports, non représentés, sup- portent l'assemblage des barres. Les barres 2 sont déplacées sui- vant un mouvement de monte et baisse par le plongeur vertical 5 à déplacement libre qui est entraîné par un excentrique circulaire
6 monté sur l'arbre d'un moteur électrique qui n'a pas été re- présenté. La matière alvéolaire étirée se déplace à travers les barres depuis la droite vers la gauche grâce à deux cylindres menés 7.
Le réseau à trois dimensions d'éléments de fibres qui a été obtenu par rupture de la matière alvéolaire étirée peut être désintégré dans une proportion plus ou poins important de façon à produire des assemblages de fibre qui sont plus ou moins volu- mineux. Les assemblages de fibres ainsi obtenus peuvent, si on le désire, être effilochés de manire à former des produits plus lé- gers et de volume supérieur ; cette opération peut être effectuée par des dispositifs classiques dans l'industrie du textile et, par exemple, par voie mécanique (par exemple avec des cyclindres cannelés), ou bien en utilisant, par exemple, des jets d'air.
Dans certains des assemblages de fibres, certains des éléments de fibres peuvent avoir la forme de touffes, certaines des fibres les constituant étant raccordées aux fibres de touffes adjacentes. Ces touffes se produisent particulièrement lorsque
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l'assembalge à > -:s a é;,4J cc'tstitué en ne désintégrant que dx;is .=.:c R-3n,,¯. oie la , ti. alvéolaire extrudée et étirée.
',r. irr, .'s: amb7.a de fibres de la présente 1,11velÀtIo,i eetro renforce par lamellage ou par imprégnation aveu un ..duit de liaisci y-is cec n'est pas essentiel.
On VF maînti-3t)u'-1 illustrer la présente invention au moyc-! les 'sxc.splas :;ur: - ,;.: ? l'on va décrire.
. 'r ,c: 1 Dans in pr4x;<n' .:¯ le, on décrit un assemblage de fi- bres d'un type nouveau, s¯ :# ,'appare:ce d'uns toffe ou tissu non tisse., produit à partiT* c''- polystyrène.
La matière 3 =sa ;. est une longue bande de polysty- rêne alvéolaire obtenue par extrusion dans une filière à fente d'une composition de polys tyrène pouvant être rendue alvéolaire ou microcellulaire et ren mant du butane comme produit de souf- flage ainsi que de la silice finement divisée en tant que produit de nucléation.
La bande de polystyrène, qui est initialement d'une largeur de 15,24 cm, d'une ép isseur de 9,525 mm et d'une densité de 32,02 kg/m3, estin roduite dans un bain de glycérol à 130 C, et, tout en la laissant à cette température, on l'étire de manière à lui donner huit fois sa longueur initiale en la faisant passer autour d'une série de cylindres dont le diamètre auvents progressivement. Cette opération produit l'orientation dans le sens longitudinal, des cellules du polystyrène alvéolaire qui se trou- ve alors avoir une largeur nettement inférieure à 15,24 cm et une épaisseur de 2,54 mm, On laisse se refroidir la matière étirée jus- qu'à la température ordinaire,
puis on la soumet à l'action de cisaillement provenant du déplacement alternatif d'un organe de pincement (du type décrit plushaut et représenté sur la fig. 5 et 6) à travers lequel on fait passer le polystyrne alvéolaire oriente. Ce procède produit l'assemblage de fibres de la présente invention.
Les barres 1 et 2 de l'ensemble de pincement sont en
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aluminium poli et chacune desdites barres a une longeur de 10,16 cm et une section droite carrée de 6,35 me de côté. Le moteur électri- que tourne à 1400 tours/minute et le déplacement vertical des bar- res 2 est de 12,7 mm. On fait passer la matière thermoplastique alvéolaire et étirée dans l'ensemble de pincement à une vitesse linéaire, de 60,96 cm à la minute.
L'assemblage de fibres se présente sous forme d'un tron- çon allongé de matière dont la section droite a une largeur dé- passant légèrement 15,24 cm et une épaisseur de 1,27 mm. Cet assemblage de fibres a un aspect satiné blanc, est entrecroisé et est très souple. Il est constitué par une masse d'éléments de fibres en polystyrène raccordés entre eux dans les trois di- mentions en un grande nombre de points. Les éléments de fibres sont sensiblement parallèles au sens de fabrication (bien que l'on constate la présence de nombreux éléments transversaux non parallèles à la masse principale) et il n'y a qu'un nombre ex- trêmement restreint d'extrémités libres ou non raccordées de fi- bres, Le tissu ou étoffe ainsi obtenu peut être effiloché de ma- nière à produire une matière plus volumineuse.
Les éléments de fi- bres ont une épaisseur moyenne d'environ 0,0254 mm et leur aspect est seslblement celui qui est représenté sur les fig. 3 et 4.
La surface tot lemoyenne des éléments de fibre est de 0,35 m2/g de ratière* Exemple 2
Cet exemple décrit un assemblage de fibres nouveau, res- semblant à un tissus non tissé, obtenu à partir de polyéthylène cristallin.
Le polyéthylène cirstallin a un indice de fusion de 0,2 et on le convertit en une matière alvéolaire par extrusion, en uti- lisant 16 % en poids de butane comme produit de soufflage et 1 % en poids de silice finement divisée comme produit de nucléation.
'L'extrusion est effectuée à 110 C et on utilise une extrudeuse de
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38,1 dont largeur fente est 1,587 mnj matiére 38,1 mm dont la largeur de fente est de 1,587 mm; la matière al- véolaire extrudée est constituée par un brin de matière dont l'épais- seur est de 8,43 mm et ayant une densité de 25,616 kg/m3.
On étire la matière alvéolaire extrudée à environ 80 C en lui appliquant un taux d'étirage de 1000 % à la minute et en utilisant une force d'étirage de 0,984 kg/cm2 de section trans- versale de ladite matière. Le taux d'allongement est de 600 %.
On désintègre partiellement la matière alvéolaire ob- tenue par extrusion et étirée de la manière décrite dans l'exem- ple 1 de façon que les parois de ses cellules soient rompues en constituant une masse d'éléments de fibres raccordés entre eux dans les trois dimensions. L'assemblage de fibres ainsi obtenu est très souple et peut être drapé facilement sur un'objet.
Exemple
Le présente'exemple décrit un assemblage de fibras nou- veau obtenu à partir de polypropylène cristallin dont l'indice de fusion est 0,2.
Le polypropylène alvéolaire et extrudé est obtenu par extrusion d'un mélange de polypropylène du type décrit avec 12 %, en poids, de butane. On utilise une extrudeuse de 25,4 mm avec une filière à fente d'une largeur de 1,984mm; la température d'ex- trusion est de 140 C et la pression à la filière est de 70,3 kg/cm2.
Le polypropylène alvéolaire ainsi obtenu se présente sous forme d'une banda plate de matière d'une épaisseur d'environ 12,7 mm et d'une densité de 20,492 kg/ m3; la matière ainsi obtenue comporte une pau" extérieure à reflets argentés.
On chauffe la matière alvéolaire en la faisant passer dans une zone munie de réchnuffeurs électriques; le traitement à chaud dure 2 minutes à 200 C. On laisse baisser la température jus- qu'à 90 C puis on étire la matière portée à cette température sui- vant un rapport de 50 à 1 et par minute, de manière à lui donner un taux d'allongement de 12.
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On refroidit la matière étirée et extrudée jusque la température oridinaire, puis on la fait passer dans l'organe de pincement à déplacement alternatif décrit dans l'exemple 1. On obtient ainsi un tronçon d'un assemblage de fibres ayant une épais- seur de 2,54 mm environ constitué par une masse d'éléments de fi- bres raccordés entre eux. On a représenté sur la fig. 7 une sec- tion transversale de l'assemblage de fibres prise transversale- ment à son sens de fabrication. La superficie de l'assemblage de fibres est de 0,26 m2/g.
Exemple 4
Le présent exemple décrit un assemblage nouveau de fibres obtenu à partir d'un "Nylon" du type copolymérisé, à point de fusion bas (160 C) et connu sous le nom de copolymère 6, 6:6 et 6:10, ce copolymère étant connu sous la marque déposée "Maranyl DA".
La matière alvéolaire est obtenue par extrusion d'un mé- lange de "Nylon" et de 9,1 % en poids d'acétone dont une filière à fente dont la largeur est de 2,381 mm en utilisant une extrudeu- se de 38,1 mm; la température est de 1319C et la pression est de 84,368 kg/cm2.
La matière alvéolaire extrudée a une densité de 320 kg/m3. laisse matière alvéolaire refroidir jusqu#à
On laisse la matière alvéolaire se refroidir jusqu'à 60 C après qu'elle a quitté l'extrudeuse, puis, avec un taux d'éti- , rage de 5:1, on l'étire en lui donnant un allongement final de 500 %,
On humidifie les surfaces de la matière extrudée et éti- rée avec de l'alcool éthylique, puis on fait passer lamatière dans l'organe de pincement mécanique décrit dans l'exemple 1 de manière à produire un tronçon d'assemblage de fibres, à structure dans les trois dimensions, d'éléments de fibres de "Nylon" raccordés entre eux.
Il va de soi que la présente description a été faite à titre purement illustratif et non limitatif et que l'homme de
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,,3'r à$1i' x -: .;r toutes variantes ou Modifications sans sor- t;1.r po;,a- èi ..adre ::4nr.r, l do la présento invention,