Procédé pour le frisage de fils à base de polymères thermoplastiques, fil obtenu par ce procédé et utilisation de ce fil Lorsque les différentes fibres artificielles puis synthétiques ont fait successivement leur apparition sur le marché, on a cherché pour de nombreuses applications à leur donner un aspect rappelant le plus possible celui de la laine, en leur conférant une frisure qui augmente leur volume apparent et leur donne en même temps un toucher plus agréable.
Plusieurs procédés conçus à cet effet ont reçu des applications à l'échelle industrielle.
Le plus ancien de ces procédés consiste à sou mettre des fils continus thermoplastiques à une sur- torsion, un fixage thermique puis une détorsion, la suite de ces opérations pouvant être réalisée en con tinu si l'on utilise la technique dite de fausse tor sion .
On obtient des fils très gonflants, hautement élastiques, dont un inconvénient est de posséder un couple de torsion qui provoque une distorsion des articles réalisés à partir de ces fils, à moins que l'on n'utilise un assemblage de deux fils qui ont subi leurs surtorsions en sens inverse l'un de l'autre.
Dans un autre procédé donnant également des fils très élastiques, on fait passer des fils thermo plastiques chauffés sur une arête vive, en leur im posant un trajet à angle aigu dont le sommet se trouve sur l'arête.
La haute élasticité de ces deux types de fil, intéressante dans certains emplois, se révèle un in convénient lorsqu'on les utilise dans certains do maines vestimentaires tels en particulier que les sweaters, où jusqu'à présent la laine surtout con duisait à des articles d'aspect satisfaisant.
On a donc essayé de limiter l'élasticité des fils qui ont subi les opérations de surtorsion, fixage et détorsion, éventuellement réalisées en continu par fausse-torsion, en les soumettant ultérieurement à un traitement thermique sous une tension contrôlée de façon à régler le degré d'élasticité final.
On connaît aussi un procédé de fabrication d'un fil extensible, utilisable notamment pour la con fection de bas et sous-vêtements ne manifestant pas de distorsion tout en ayant une apparence dia phane, et consistant à doubler un fil de polyamide, ayant subi un traitement de torsion, fixage et dé- torsion, au moyen d'un fil transitoire (soie par exemple) qui est éliminé par dissolution chimique après tricotage (voir brevet U.S.A. No 2711627).
On connaît également un procédé donnant des fils gonflants à élasticité réduite, qui consiste à entasser des fils sous pression dans une enceinte où l'on envoie un agent de fixage tel que de la vapeur d'eau. Jusqu'à présent, cette technique n'a pas donné des résultats suffisamment réguliers, les. fils traités présentant souvent des différences d'affinité tincto riale.
Il existe encore un autre procédé visant à la préparation de fils volumineux et suivant lequel on fait passer des fils multibrins à travers un courant d'air comprimé animé d'un mouvement tourbillon naire (voir exemple brevet australien N 221733). Plutôt qu'une véritable frisure, ce traitement provo que la formation de petites boucles sur les fila ments individuels. Si l'on traite en parallèle deux ou plusieurs fils, on peut, en modifiant les vitesses re latives de ces fils, ainsi que les autres conditions opératoires, obtenir des effets variés.
Parmi ces fils à effet, il en est un que l'on appelle ordinairement fil chenille et qui comporte un ou plusieurs fils périphériques formant des boucles allongées et touffues ancrées dans un fil support sensiblement rectiligne. Parmi toute la variété de fils fantaisie obtenue par ce dernier type de procédé, il n'en existe au cune qui puisse être comparée à la laine par son aspect et son toucher.
La présente invention concerne un procédé pour le frisage de fils à base de polymères thermoplasti ques, caractérisé en ce que l'on forme un fil com posite du type chenille en soumettant simultané ment au moins deux fils à l'action d'un courant de fluide compressible animé d'un mouvement tour billonnaire, au moins l'un de ces fils étant un fil périphérique à base de polymère thermoplastique et le reste étant au moins un fil support,
en ce que l'on fixe thermiquement le fil périphérique au moyen dudit fluide ou par un traitement ultérieur, et en ce que, après ladite fixation thermique, l'on dissocie d'avec le fil support le fil périphérique, qui constitue le fil frisé désiré.
Dans un mode de réalisation préféré, on pré pare le fil chenille par action d'un courant d'un fluide compressible et plastifiant, tel qu'un courant de vapeur d'eau sous pression, qui provoque si multanément le fixage du fil.
Le fil frisé obtenu par le procédé selon l'inven tion présente, vis-à-vis de ceux qui étaient connus jusqu'ici, divers avantages - la frisure est anarchique, sans périodicité. Il n'y a pas de danger de frisure en phase entre deux brins ou deux fils juxtaposés (contrairement à ce qui arrive souvent lorsque les fils sont fri sés par tassage dans une chambre de compres sion), car la frisure de chaque brin est totale ment différente de celle du brin voisin.
- le fil est dépourvu de couple résiduel de tor sion et conduit à des articles exempts de dis torsions (contrairement aux fils frisés par sur- torsion, fixage et détorsion).
Ce procédé est applicable au frisage de tous les fils thermoplastiques possédant une résistance suffisante pour supporter, sans se rompre, l'action du courant de fluide comprimé. Tels sont en par ticulier les fils synthétiques à base de polyamides, polyesters, polyoléfines, polyacrylonitrile, dérivés polyvinyliques, etc.
Pour la fabrication du fil chenille, l'appareil utilisé ordinairement est une buse à fluide com primé d'un type en soi connu. Le fil d'âme auxi liaire (fil support) et le fil à friser (fil périphérique) sont introduits simultanément à partir de deux rou leaux délivreurs indépendants. Le fil chenille est ensuite renvidé une fois qu'il a quitté la buse. Le fil d'âme est fourni à une vitesse légèrement supé rieure (5 à 15 %) à la vitesse de renvidage du fil chenille. Le fil à friser, qui constitue le fil périphé rique ou d'effet du fil chenille , est délivré à une vitesse qui peut être notablement supérieure à celle du renvidage (10 à<B><I>5000%).</I></B>
Le choix des conditions opératoires influe sur la finesse du frisage, la facilité du défilage ulté rieur et la productivité du procédé global (celle-ci est directement proportionnelle à la vitesse d'ame née du fil périphérique qui est le fil à friser). On a obtenu de bons résultats avec des vitesses d'ali mentation de l00-400 m/minute pour le fil à friser, et des vitesses de renvidage de 5-30 m/minute pour le fil chenille.
Quant à la pression du fluide com primé, elle est le plus souvent de 4 à 7,5 kg/cm? dans le cas de l'air (ces chiffres toutefois ne sauraient être considérés comme limitatifs). Si l'on utilise la vapeur d'eau, la productivité de l'appareillage se trouve augmentée, car des pressions élevées du fluide servant à la fabrication du fil chenille sont plus faciles à obtenir avec la vapeur d'eau qu'avec l'air, au-delà d'une certaine valeur. Or, ces pres sions élevées permettent d'opérer avec des vitesses de passage du fil notablement plus élevées.
Le choix du fil d'âme se fait en tenant compte du fait que ce fil n'est pas récupéré à la fin du traitement. On réduira donc autant que possible, pour des raisons d'économie, le pourcentage en poids de ce fil d'âme dans le fil chenille . Il peut être aussi faible que 0,5 à 1 %.
Si le fil chenille a été préparé par action de l'air comprimé, il est nécessaire de lui faire subir un fixage intermédiaire qui peut être réalisé par toute technique convenable.
On a utilisé par exemple l'étuvage à la vapeur à température variable selon la nature du fil. Si, dans cette préparation de fil chenille , on a rem placé l'air par un fluide plastifiant tel que la vapeur d'eau, un fixage ultérieur est totalement superflu, ce qui présente un certain nombre d'avantages pra tiques ; tout d'abord, celui de réduire à deux le nombre des opérations distinctes intervenant dans la fabrication du fil frisé. En outre la suppression de l'étuvage intermédiaire du fil chenille entraîne également celle des risques de jaunissement, diffi cilement évitables au cours d'un traitement thermi que de quelque durée.
Le défilage, c'est-à-dire la dissociation du fil d'âme et du fil périphérique et la récupération de ce dernier sous forme de fil frisé, peut être effectué par diverses méthodes. On peut citer par exemple - dissolution du fil d'âme auxiliaire (c'est le cas en particulier lorsque ce fil est en acétate de cellulose ou alcool polyvinylique).
- fusion du fil d'âme, lorsque ce dernier possède un PF relativement bas (polyéthylène par exem ple).
- procédé mécanique provoquant, par traction, la rupture du fil d'âme, ce qui forme des brins courts que l'on peut séparer par exemple par voie électrostatique ou qui s'éliminent d'eux- mêmes au cours des traitements textiles ulté rieurs.
Le fil frisé obtenu peut être utilisé tel quel, comme on l'a dit, pour la fabrication d'articles tex tiles exempts de distorsions. Toutefois il est bien entendu qu'on peut assembler deux ou plusieurs de ces fils, par exemple par moulinage, sans précau tions particulières, ce qui conduit à des fils, res semblant de faon étonnante à de la laine à tricoter.
On peut, si on le désire, diminuer encore ou augmenter l'élasticité du fil frisé, en lui faisant subir un traitement thermique avec ou sans tension selon le cas.
Le tableau I ci-dessous résume les résultats obtenus dans toute une série d'essais dans les quels le fluide utilisé lors de la préparation du fil chenille était l'air comprimé. On a fait varier la nature du fil à friser, celle du fil d'âme auxi liaire, ainsi que les conditions opératoires utilisées dans la fabrication du fil chenille , c'est-à-dire,
selon les abréviations figurant dans le tableau P = la pression du fluide comprimé en kg/ce VDt = la vitesse d'amenée du fil d'âme en m/minute VD2 = la vitesse d'amenée du fil à friser en m/minute VR = la vitesse de renvidage du fil chenille en m/minute.
En ce qui concerne la nature des fils traités, la signification des abréviations est la suivante PA = polyhexaméthylène-adipamide Ac = acétate de cellulose PP = polypropylène (Les chiffres figurant après ces symboles indi quent chaque fois le titre du fil et son nombre de brins).
EMI0003.0012
Tableau <SEP> I
<tb> Matière <SEP> Préparation <SEP> du <SEP> fil <SEP> <SEP> chenille <SEP> <SEP> Résultats
<tb> Exemple <SEP> Fil <SEP> Fil <SEP> p <SEP> V <SEP> V <SEP> Fixage <SEP> 11/entrall <SEP> production
<tb> central <SEP> périphérique <SEP> air <SEP> VR <SEP> ' <SEP> D1 <SEP> D2 <SEP> (étuve) <SEP> avant <SEP> meure
<tb> (vapeur) <SEP> défilage <SEP> par <SEP> buse
<tb> 1 <SEP> PA. <SEP> 15/3 <SEP> PA. <SEP> 70/34 <SEP> 7,5 <SEP> 11,5 <SEP> 12 <SEP> 400 <SEP> 145o <SEP> - <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,62 <SEP> 186
<tb> 2 <SEP> <SEP> PA. <SEP> 150/46 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 200 <SEP> <SEP> 1 <SEP> 200
<tb> 3 <SEP> <SEP> PA. <SEP> <B>300/92</B> <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 200 <SEP> <SEP> 0,50 <SEP> 400
<tb> 4 <SEP> <SEP> PA.
<SEP> <B>300/20</B> <SEP> 7,5 <SEP> 10 <SEP> 10,5 <SEP> 100 <SEP> <SEP> 0,50 <SEP> 200
<tb> 5 <SEP> <SEP> PA. <SEP> <B>270/18</B> <SEP> 7,5 <SEP> 10 <SEP> 10,5 <SEP> 150 <SEP> <SEP> 0,40 <SEP> 270
<tb> 6 <SEP> <SEP> PA. <SEP> 405/27 <SEP> 7,5 <SEP> 28 <SEP> 29 <SEP> 250 <SEP> <SEP> 0,40 <SEP> 672
<tb> 7 <SEP> <SEP> PA. <SEP> 810/54 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 150 <SEP> <SEP> 0,25 <SEP> 810
<tb> 8 <SEP> <SEP> PA. <SEP> <B>840/56</B> <SEP> 7,5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> <SEP> 0,45 <SEP> 112
<tb> 9 <SEP> Ac.75/24 <SEP> PA. <SEP> <B>300/92</B> <SEP> 4 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 100 <SEP> <SEP> 5 <SEP> 200
<tb> 10 <SEP> <SEP> PA. <SEP> <B>300/92</B> <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 400 <SEP> ' <SEP> 1,25 <SEP> 800
<tb> 11 <SEP> PA. <SEP> <B>20/7</B> <SEP> PA.
<SEP> <B>330/22</B> <SEP> 7,5 <SEP> 10 <SEP> 10,5 <SEP> 150 <SEP> <SEP> 0,40 <SEP> 330
<tb> 12 <SEP> <SEP> PA. <SEP> <B>330/22</B> <SEP> 7,5 <SEP> 28 <SEP> 30 <SEP> 340 <SEP> <SEP> 0,50 <SEP> 742
<tb> 13 <SEP> PA. <SEP> <B>30/10</B> <SEP> PA. <SEP> 810/54 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 150 <SEP> <SEP> 0,50 <SEP> 210
<tb> 14 <SEP> PA. <SEP> 40/13 <SEP> PA. <SEP> 840/140 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 200 <SEP> <SEP> 0,50 <SEP> 1120
<tb> 15 <SEP> PA. <SEP> 15/3 <SEP> PP. <SEP> 150/39 <SEP> 6,5 <SEP> 20 <SEP> 20,5 <SEP> 200 <SEP> 140a <SEP> - <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 1 <SEP> 200
<tb> 16 <SEP> <SEP> PP. <SEP> 150/39 <SEP> 7 <SEP> 30 <SEP> 31 <SEP> 300 <SEP> <SEP> 1 <SEP> 300
<tb> 17 <SEP> <SEP> PP. <SEP> 150/39 <SEP> 7,5 <SEP> 40 <SEP> 41 <SEP> 400 <SEP> <SEP> 1 <SEP> 400
<tb> 18 <SEP> PA.
<SEP> <B>30/10</B> <SEP> PP.300/78 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 300 <SEP> <SEP> 0,66 <SEP> 600
<tb> 19 <SEP> <SEP> PP. <SEP> 600/156 <SEP> 7,5 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 150 <SEP> <SEP> 0,66 <SEP> 600
<tb> 20 <SEP> Ac.75/24 <SEP> PP.300/78 <SEP> 7,5 <SEP> 50 <SEP> 51 <SEP> 250 <SEP> <SEP> 5 <SEP> 500 Le tableau II suivant résume les résultats obte nus dans une seconde série d'essais où le fil che nille a été préparé par action de la vapeur d'eau sous pression ; là encore, on a fait varier la nature du fil d'âme auxiliaire, celle du fil à friser, ainsi que les conditions opératoires utilisées dans la fabri cation du fil chenille (les abréviations ont la même signification que dans le tableau I).
Les fils chenille étant ici reçus dans un pot tournant, la vitesse de renvidage est sensiblement égale à la vitesse de passage du fil d'âme.
En ce qui concerne la nature des fils traités, la signification des abréviations est la suivante PA = polyhexaméthylène-adipamide. PVA = alcool polyvinylique.
PP = polypropylène. (Les chiffres figurant après ces symboles indiquent chaque fois le titre du fil, son nombre de brins et sa torsion).
EMI0004.0002
Tableau <SEP> II
<tb> Matière <SEP> Préparation <SEP> du <SEP> fil <SEP> <SEP> chenille <SEP> <SEP> Résultats
<tb> Exemple <SEP> /o <SEP> de <SEP> fil <SEP> Production
<tb> N <SEP> Fil <SEP> Fil <SEP> P <SEP> VDI. <SEP> VD2 <SEP> central <SEP> g/heure
<tb> central <SEP> périphérique <SEP> vapeur <SEP> avant <SEP> par <SEP> buse
<tb> défilage
<tb> 21 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PA. <SEP> 840/60 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 200 <SEP> 0,36 <SEP> 1120
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z
<tb> trilobé
<tb> 22 <SEP> PA. <SEP> 30/<B>1</B>0 <SEP> PA.
<SEP> 840/60 <SEP> il <SEP> 30 <SEP> 300 <SEP> 0,36 <SEP> 1680
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z
<tb> trilobé
<tb> 23 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PA. <SEP> 840/60 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 250 <SEP> 0,43 <SEP> 1410
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z
<tb> non <SEP> trilobé
<tb> 24 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PA. <SEP> 840/140 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 200 <SEP> 0,36 <SEP> 1120
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20Z
<tb> 25 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PA. <SEP> 840/140 <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 0,09 <SEP> i <SEP> 4480
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z
<tb> 2 <SEP> bouts
<tb> 26 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PA. <SEP> <B>300/92</B> <SEP> 7 <SEP> 25 <SEP> 225 <SEP> 0,18 <SEP> 2705
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z
<tb> 6 <SEP> bouts
<tb> 27 <SEP> PVA.35/20 <SEP> PA.
<SEP> 840/60 <SEP> 11 <SEP> 21 <SEP> 400 <SEP> 0,11 <SEP> 4480
<tb> non <SEP> formolé <SEP> trilobé
<tb> 150 <SEP> S <SEP> 2 <SEP> bouts-20 <SEP> Z
<tb> 28 <SEP> PA. <SEP> 20/7 <SEP> PP. <SEP> 600/40 <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 0,17 <SEP> i <SEP> 1600
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 5 <SEP> Z
<tb> 29 <SEP> PA. <SEP> 30/10 <SEP> PP.540/146 <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 0,28 <SEP> 1440
<tb> 20 <SEP> Z <SEP> 20 <SEP> Z Le tableau III ci-dessous résume des essais com paratifs, effectués sur des fils identiques en faisant varier la nature et la pression du fluide envoyé dans la buse et en amenant chaque fois le fil à traiter à la vitesse maximum permettant d'obtenir des résultats satisfaisants et comparables.
Le fil central est chaque fois un fil de polyhexaméthylène-adipa- mide 30/10, 20 Z, et le fil périphérique est constitué par 2 bouts de fil trilobé à base de polyhexarné- thylène adipamide 840/60-20Z.
EMI0004.0010
Tableau <SEP> III
<tb> Préparation <SEP> du <SEP> fil <SEP> <SEP> chenille <SEP> <SEP> Résultats
<tb> Exemple <SEP> /o <SEP> de <SEP> fil
<tb> No <SEP> Nature <SEP> central <SEP> Production
<tb> P <SEP> VDl
<tb> du <SEP> fluide <SEP> VD2 <SEP> p
<tb> avant <SEP> par <SEP> buse
<tb> défilage
<tb> 30 <SEP> air <SEP> 7,5<B>1</B> <SEP> 20 <SEP> 200 <SEP> 0a18 <SEP> 2240
<tb> 31 <SEP> vapeur <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 300 <SEP> 0,12 <SEP> 3360
<tb> 32 <SEP> vapeur <SEP> 11
<tb> 20 <SEP> 400 <SEP> 0,09 <SEP> I <SEP> 4480 Les exemples 30 et 31 montrent que l'utilisa tion de la vapeur sous 7 kg/cm2 au lieu d'air sous 7,6 kg/cm-' permet d'augmenter de<B>50%</B> la vitesse d'amenée du fil à traiter.
L'exemple 32 montre que la vapeur sous 11 kg/ cm2, qui n'est pas plus coûteuse que l'air sous 7-8 kg/cm , permet par rapport à ce dernier, de doubler la vitesse de passage du fil à friser.
Il faut rappeler en outre, que le fil chenille obtenu dans les exemples 31 et 32 par action de la vapeur, ne nécessite contrairement à celui de l'exemple 30, traité par l'air, aucun fixage intermé diaire avant la dissociation du fil périphérique d'avec le fil d'âme.