Procédé de moulage des étoffes tissées, tricotées ou non tissées de surface plane,
composées de fibres de polymères thermoplastiques
La présente invention se rapporte à un procédé de moulage d'étoffes en fibres thermopliastiques, en particulier au moulage en une seule opération de nombreux objets à surfaces courbes, ou autres, dans les trois dimensions, à partir de surfaces planes d'étoffes composées de fibres thermopi as tiques, notamment de fibres acryliques.
Antérieurement, oes articles manufacturés tridimensionnels étaient fabriqués en assemblant de petits morceaux de tissus que l'on cousait ensemble. Ces morceaux devaient être découpés d'après des modèles, séparés et piqués ensemble, tout cela à la main, ce qui était long et coûteux. Même quand l'opération était achevée, il convenait de rejeter un pourcentage élevé des articles finis en raison de cou tures qui fronçaient, de défaut de forme et de surface, etc... C'est pourquoi, de nombreux procédés et techniques ont été mis au point pour le moulage d'articles de matières thermoplastiques. Mais ces divers procédés se sont heurtés à de grandes difficuités dans le cas du moulage de formes comprenant des creux profonds et des surfaces courbes.
Le procédé habituel de production d'articles de ce genre avec des matières thermoplastiques consistait à chauffer d'abord la substance thermoplastique à une température permettant la déformation et à étendre ou étirer l'étoffe chaude pour lui donner la forme voulue. Quand la déformation est achevée, on fixe l'étoffe en réduisant la température.
On peut ainsi mettre l'étoffe thermoplastique sous les formes tridimensionnelles symétriques ou irrégulières souvent nécessaires pour certains types d'articles comme des dessus de chaussures, des chapeaux, des bon nets de soutien-gorge, des jouets, etc... I1 est évident qu'au cours d'un tel procédé, certaines parties de l'étoffe sont soumises à une plus forte déformation que certaines autres par suite de l'application d'une plus grande tension suffisante pour obtenir le déplacement maximum nécessaire par rapport au plan initial de la matière thermoplastique. Par suite de cette inégalité des déformations imposées aux diverses parties de l'étoffe, les produits finis sont généralement caractérisés par des différences dans l'aspect général, notamment des grimaces dans les parties les plus profondes des creux et sur les bords.
De plus, le toucher est également différent et il en est de même pour la résistance des fibres selon la surface à laquelle la plus grande tension a été appliquée. Ceci conduit à des articles moulés qui possèdent des points faibles dans l'étoffe, une diminution excessive de la densité de l'étoffe et les déformations ne sont pas permanentes. Ces articles perdent généralement, après un certain usage et des nettoyages ordinaires, la netteté des arêtes vives et la finesse des découpes.
La présente invention peut être appliquée au moulage d'étoffes en fibres thermoplastiques pour en faire des articles tels que chapeaux, jouets, dessus de chaussures, soutien-gorge, fournitures à surfaces courbes pour l'ameublement et le garnissage des automobiles et tous autres articles comprenant des surfaces courbes dans les trois dimensions sans distorsion notable de l'étoffe ni de sa texture, ceci à partir d'une surface plane d'étoffe et de façon que les déformations produites soient sensiblement per manentes et que les détails de forme soient fins s et nets.
L'invention peut aussi être appliquée par exemple au moulage de vêtements tels que des combinaisons de plongée en matières thermoplastiques ou au moulage d'étoffes acryliques qui ne rétrécissent pas au lavage ou sous l'effet de la vapeur d'eau.
Le procédé selon l'invention de moulage des étoffes tissées, tricotées ou non tissées de surface plane, composées de fibres de polymères thermoplastiques, en vue d'obtenir des articles d'une forme courbe ou autre dans les trois dimensions par compression d'une portion de l'étoffe de surface plane entre des surfaces d'un moule à trois dimensions et en appliquant de la chaleur à ces surfaces de moulage, pour obtenir que la surface plane de l'étoffe reçoive une forme dans les trois dimensions, est caractérisé en ce que l'on imprègne ladite étoffe avec de la vapeur d'eau surchauffée pendant une certaine période de temps, durant laquelle ladite étoffe prend ladite forme à trois dimensions.
Le procédé peut être réalisé de telle façon que l'on chauffe d'abord un moule de la forme voulue, comprenant une partie femelle et une partie mâle, puis on place l'étoffe en fibres thermoplastiques qui a été mouillée sur le moule. L'humidité de l'étoffe au contact du métal chaud se transforme presque instantanément en vapeur d'eau surchauffée.
L'eau peut être appliquée à l'étoffe en pulvérisation ou bien l'étoffe peut être foulardée avec de l'eau. On peut aussi, au lieu de mouiller l'étoffe avant de la placer dans le moule, injecter de la vapeur d'eau sur l'étoffe pendant le moulage. La manière dont la vapeur d'eau est créée n'a pas d'importance mais il est important que l'étoffe soit soumise pendant le moulage à de la vapeur surchauffée.
Les moules métalliques sont chauffés à une température comprise entre 135 et 2050C, de préférence de 1630 C. Dès que l'étoffe thermoplastique mouillée est placée sur le moule, la vapeur d'eau qui se forme pénètre dans l'étoffe, ce qui modifie les caractéristiques de l'étoffe et des fibres améliorant l'étirage de ces dernières et leur installation dans un état de déformation permanente.
Avant de mettre complètement l'étoffe dans le moule, elle est placée entre la partie mâle et la partie femelle puis mise en contact avec la partie mâle et préchauffée alors pendant au moins 4 à 5 secondes, la partie mâle est ensuite abaissée de façon à la mettre en contact étroit avec la partie femelle, la pièce d'étoffe à mouler se trouvant entre les deux parties. Le mode opératoire peut être inversé, la partie femelle étant celle que l'on déplace pour l'amener en contact avec la partie mâle. On doit également faire remarquer que si le préchauffage permet d'obtenir un article moulé plus satisfaisant, il n'est pas essentiel d'en effectuer un, avant l'opération de moulage. Les parties mâle et femelle sont laissées en contact pendant 20 à 90 secondes puis elles sont séparées et l'étoffe ainsi moulée est retirée de l'appareil.
Les matières thermoplastiques auxquelles on applique le procédé de l'invention peuvent être des étoffes tricotées, des étoffes tissées ou des étoffes non tissées. On peut utiliser des matières acryliques faites de fibres constituées par un quelconque polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 Wo en poids de motifs acrylonitriles,
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par exemple un polymère ternaire comprenant, en poids, approximativement 86 1 /o d'acryloniltrile, 7 % d'acétate de vinyle et 7 /o de 2-méthyl-5-vinyl- pyridine,
un mélange de 88 0/3 en poids d'un copolymère contenant en poids environ 9410/o d'acrylonitrile et 6 % d'acétate de vinyle et de 12 N/o en poids d'un second copolymère contenant, en poids, 50 O/o d'acrylonitriîe et 50 % de 2-méthyl-5-vinyl- pyridine, une composition comprenant, en poids, au moins 90 Wo de polyacrylonitrile et 2 à 10 ego de poly-N-vinyl-pyrrolidone, un copolymère composé, en poids, d'au moins 92' /o d'acrylonitrile et de jusqu'à 8 /o de méthacrylate et un copolymère composé, en poids,
d'au moins 940/0 d'acrylonitrile et 610/0 d'acétate de vinyle, des matières modacryliques dont les fibres sont faites d'un polymère synthétique à longue chaîne, composé d'au moins 35 %, mais de moins de 85 lu/,, en poids de motifs acrylonitriles
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des polyesters dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 0/o en poids d'un ester, d'un diol et d'un diacide, par exemple téréplitalate de polyéthylène et adipate de polytétrahydro-hydroquinone;
des polyamides dans lesquels la substance fibrogène est un polyamide synthétique à longue chaîne, dont la chaîne polymère comprend des motifs amides
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comme le polybexaméthylènetadipamide et le polycaprolactame ; et des matières oléfiniques où les fibres sont formées d'un polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 10/6 en poids de motifs éthylène, propylène ou autres motifs oléfiniques. Ces différents types de fibres synthétiques peuvent être utilisés séparément mais on peut aussi bien utiliser des mélanges de substances acryliques et de polyesters. On peut également appliquer le procédé selon l'invention à des mélanges des fibres synthé- tiques citées ci-dessus avec des fibres naturelles comme le coton, le lin, etc...
Ces mélanges peuvent ne contenir que 510/o seulement en poids de matière thermoplastique et il n'y a évidemment pas de limite supérieure pour le pourcentage de cette matière puisque le procédé de l'invention s'applique parti culièrement bien à cette sorte de matières.
D'une façon plus particulière, le procédé selon l'invention est spécialement intéressant pour le moulage d'étoffes en fibres acryliques. Les matières polymères qui peuvent être utilisées dans la mise en oeuvre de la présente invention sont le polyacrylonitrile, les copolymères, y compris les polymères binaires et ternaires, qui contiennent au moins 80 % en poids d'acrylonitrile dans leur molécule ou des mélanges de polyacrylonitrile ou de copolymères comprenant de l'acrylonitile avec 2 à 50 % d'une autre matière polymère, le mélange ayant une teneur globale en acrylonitrile polymérisé d'au moins 80 % en poids.
Bien que les polymères que l'on préfère utiliser dans la présente invention soient ceux qui contiennent au moins 80 O/o d'acrylonitrile, c'est-à-dire les polymères d'acrylonitrile considérés de façon générale comme fibrogènes, il doit être entendu que l'invention est également applicable aux polymères contenant moins de 80 % d'acrylonitrile. Ces polymères d'acryionitrile qui contiennent moins de 80 % d'acrylonitrile servent à faire d'autres fibres du type modacrylique, des pellicules, des compositions de revêtements, des moulages et des laques.
Ainsi, par exemple, le polymère peut être un copolymère de 80 à 98 % d'acrylonitrile et de 2 à 200/0 d'un autre monomère contenant la liaison
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et copolymérisable avec l'acrylonitrile.
Le polymère peut être un polymère ternaire ou un interpolymère d'ordre supérieur, par exemple un produit obtenu par interpolymérisation de l'acrylonitrile et de deux ou plusieurs des monomères auttres que l'acrylonitrile énumérés ci-dessus.
Le polymère peut également être un mélange de polyacrylonitrile ou d'un interpolymère binaire comprenant 80 à 99 O/o d'acrylonitriie et 1 à 20 % d'au moins une autre substance contenant le groupement
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avec 2 à 50 O/o, par rapport au poids du mélange, d'un copolymère comprenant 10 à 70 to d'acrylonitrile et 30 à 90 /0 d'au moins un autre monomère polymérisable contenant le groupement
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Le procédé décrit dans la présente invention est discontinu mais il peut être mis en oeuvre en continu ou en semi-continu. La matière à mouler sera placée alors sur un cylindre à l'extérieur de l'appareil de moulage, puis entraînée dans l'appareil et sortie à l'autre extrémité à la fin de chaque opération de moulage.
Les exemples suivants illustrent l'invention. Sauf indication contraire, les pourcentages s'y entendent en poids.
Exemple 1
Une pièce d'étoffe composé de fibres de 94 % d'acrylonitrile et 6 Olo d'acétate de vinyle est saturée d'eau. On la fait passer ensuite entre une série de rouleaux essoreurs en caoutchouc pour éliminer l'excès d'eau à la surface puis on la place dans un moule métallique qui a été préalablement chauffé à 1 49î C. On assemble les deux parties du moule et on les maintient dans cette position pendant une minute. On sépare alors les deux parties du moule et on retire l'article moulé. La forme du moule est celui d'un soutien-gorge. Le soutien-gorge moulé est alors soumis à cinq lavages consécutifs dans des conditions normales de lavage puis séché.
On compare le soutien-gorge ainsi lavé à un soutien-gorge témoin qui n'a pas été soumis aux lavages et on constate que le soutien-gorge lavé a conservé sa forme initiale et ne présente pas de changements visibles.
Exemple 2
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que la pièce d'étoffe est composée de 70'0/0 de fibres, comprenant 94 % d'acrylonitrile et 6l /o d'acétate de vinyle et de 30 O/o de laine. Le soutiengorge lavé est comparé à un soutien-gorge témoin non lavé, et les résultats sont les mêmes que pour l'exemple 1: aucune déformation visible et la forme reste la même que celle du témoin.
Exemple 3
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que la pièce d'étoffe est composée de 80 /o de fibres, comprenant 94 % d'acrylonitrile et 6 0/g d'acétate de vinyle et de 20 o/o de fibres de rayonne viscose. Le soutien-gorge lavé, comparé à un témoin comme dans l'exemple 1, ne présente pas de déformation visible et ses contours sont conformes à la forme initiale du soutien-gorge témoin.
Exemple 4
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que l'échantillon d'étoffe est t composé de 50 10/g de fibres, comprenant 94 % d'acryionitrile et de 6 O/o d'acétate de vinyle et de 50 o/o de fibres polyhexaméthylène-adipamide. On compare le soutien-gorge lavé au soutien-gorge témoin comme dans l'exemple 1: on ne note aucune déformation visible et les contours de l'article lavé sont identiques à ceux du témoin.
Le procédé de la présente invention permet donc de mouler d'une façon très satisfaisante et écono- mique des étoffes composées de fibres thermoplastiques, les articles ainsi moulés conservant leur forme et leur configuration sans aucune détérioration des fibrres dans les tissus après l'opération de moulage ni après de nombreux lavages ordinaires.
Le procédé est très efficace et économique puisque le seul additif nécessaire est de l'eau.