CH620251A5 - Bilaminar polyester yarns - Google Patents
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Description
La présente invention concerne des fils bilames polyesters à base de polytéréphtalate d'éthylène et polytéréphtalate de butylène réticulé possédant une fréquence et une stabilité de frisure améliorées. Elle concerne également un procédé pour l'obtention de tels fils bilames.
Par fils bilames, on entend des filaments continus comportant deux constituants différents, chacun d'eux possédant une surface de contact avec l'extérieur sur toute la longueur des filaments.
Le brevet français N° 2182766 concerne des fils polyesters bilames à deux constituants, possédant une frisure et une élasticité permanentes, l'un des deux constituants étant le polytéréphtalate d'éthylène et le second le polytéréphtalate de butylène réticulé.
Or, selon ce brevet français, avec les deux constituants utilisés, polytéréphtalate d'éthylène et polytéréphtalate de butylène réticulé, lorsque la viscosité fondue de ce dernier est située entre 3500 et 5500 Po à 260° C, le niveau de frisure, et surtout les forces de frisage, sont encore insuffisants.
Il est également connu, selon le brevet français N° 1442768, de préparer des filaments composites frisables en hélice, constitués de polytéréphtalate d'éthylène et polytéréphtalate de butylène.
En outre, il est prévu, selon le brevet français N° 50780/837555, un procédé d'obtention de fils composites au moyen d'un dispositif comportant deux plaques dont les perforations sont décalées de telle manière que les jets liquides sont excentrés l'un par rapport à l'autre.
Enfin, le brevet britannique N° 1258760 concerne une filière pour l'obtention de fils à double constituant comprenant une plaque-filière et un bloc de distribution comportant deux conduits horizontaux le long de la surface de la filière et faisant communiquer deux réservoirs de côté contenant le même polymère à un orifice de filière et un conduit vertical de dimension inférieure à la largeur des conduits horizontaux faisant communiquer un réservoir central contenant un deuxième polymère avec le même orifice de filière en traversant perpendiculairement lesdits conduits horizontaux tout en passant contre l'une des parois de ces conduits. Mais ces fils ne sont pas du type bilame car, dans la section du fil, le polymère central ne représente qu'une petite fraction de la surface. En outre, dans l'espace situé entre la plaque de répartition des polymères et la filière, le polymère central n'est pas complètement entouré par l'autre polymère, puisque ce dernier est amené par deux conduits horizontaux opposés et que le polymère central arrive contre l'une des parois de ces conduits.
Il a maintenant été trouvé des fils bilames ayant une fréquence et une stabilité de frisure améliorées, constituées de polytéréphtalate d'éthylène et polytéréphtalate de butylène réticulé, caractérisés par le fait que, en coupe, le constituant polytéréphtalate de butylène réticulé est entouré partiellement par le constituant polytéréphtalate d'éthylène et qu'il possède une viscosité à l'état fondu à 260°C, supérieure ou égale à 2000 Po; de préférence, la viscosité à l'état fondu du polytéréphtalate de butylène réticulé est supérieure ou égale à 4000 Po.
La présente invention concerne également un procédé pour l'obtention de tels fils bilames, caractérisé par le fait que l'on file à l'état fondu simultanément un polytéréphtalate d'éthylène et un polytéréphtalate de butylène réticulé de viscosité à l'état fondu à 260° C d'au moins 2000 Po, de préférence au moins 4000 Po dans un dispositif comprenant une filière et une plaque de répartition, située en amont de la filière, percée d'un certain nombre de conduits pour l'alimentation en polytéréphtalate de butylène réticulé, identique au nombre de trous de la filière, ces conduits ayant un diamètre inférieur à celui des avant-trous de la filière et étant situé de manière décentrée par rapport à ces derniers, la distance entre l'axe de chacun de ces conduits et l'axe de chacun des avant-trous correspondants étant au moins égale à la différence entre les rayons des avant-trous et desdits conduits, et que l'on fait arriver, simultanément, entre la filière et la plaque de répartition, le polytéréphtalate de butylène distribué en filets après passage par lesdits conduits, de préférence sur un chanfrein ménagé à l'entrée des avant-trous de la filière, et le polytéréphtalate d'éthylène entourant complètement lesdits filets de polytéréphtalate de butylène réticulé.
On fait arriver le polytéréphtalate d'éthylène dans l'intervalle entre plaque et filière par tout moyen désiré et, par exemple, par passage par des orifices ménagés également dans la plaque, autres que les conduits ci-dessus réservés à l'écoulement du polytéréphtalate de butylène, et généralement de plus grand diamètre que ces derniers.
Dans les fils bilames selon l'invention, le polytéréphtalate d'éthylène utilisé a une viscosité à l'état fondu à 290° C comprise entre 1000 et 3000 Po, de préférence comprise entre 1500 et 2500 Po.
Le polytéréphtalate de butylène est réticulé au moyen de composés polyfonctionnels pouvant comporter trois ou quatre groupements formateurs d'esters ; parmi ces composés, on peut citer les triols ou les tétrols tels que le triméthylolpropane, le triméthylol-éthane, le pentaérythrol ou le glycérol, les triacides ou tétracides
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tels que l'acide trimésique, l'acide ou l'anhydride trimellique, l'acide ou l'hydroxyhydroquinone, les aminoacides et acides-al-cools tels que l'acide hydroxyisophtalique, l'acide amino-isophta-lique, etc. La quantité d'agent réticulant utilisé est située entre 0,20 et 0,60 mol% par rapport au nombre d'unités téréphtalate.
La viscosité fondue du polytéréphtalate de butylène à 260° C est supérieure ou égale à 2000 Po, de préférence supérieure à 4000 Po. Elle peut aller jusqu'à des valeurs élevées telles que 10000 ou 12000 Po ou même plus. Les propriétés de frisure seront d'autant meilleures que la viscosité à l'état fondu du polytéréphtalate de butylène réticulé sera plus élevée.
La coupe des fils bilames selon la présente invention est représentée à la fig. 1 sur laquelle la partie A représente le polytéréphtalate de butylène et la partie B le polytéréphtalate d'éthylène.
A titre de comparaison, la fig. 2 représente un fil bilame tel qu'obtenu selon le brevet français N° 2182766, dans laquelle la disposition des deux phases A et B est inversée. La disposition des deux phases A et B dans la fig. 1 est particulièrement bonne, puisque la phase polytéréphtalate de butylène (A) possédant le plus fort retrait est entourée par la phase polytéréphtalate d'éthylène (B).
Les deux polymères secs sont fondus séparément soit dans des fondoirs, soit dans des extrudeurs, entre 275 et 300° C, pour le polytéréphtalate d'éthylène, et entre 255 et 265° C pour le polytéréphtalate de butylène réticulé.
Ils sont dosés séparément par des pompes de titrage qui les envoient dans l'appareil de filage proprement dit. Les proportions respectives des deux polymères peuvent varier entre 80-20 et 20-80. Les deux polymères sont extradés ensemble dans le même capillaire, au moyen d'un appareil tel que schématisé à la fig. 3.
La fig. 3 représente, en coupe, le schéma d'écoulement des polymères selon une forme d'exécution du procédé selon la présente invention. Le polytéréphtalate de butylène, à l'état fondu, passe dans le conduit 4 traversant la plaque de répartition 1, puis s'écoule sur le chanfrein 2 de l'avant-trou 3, dans l'avant-trou 3 et à travers le capillaire 5 ; le polytéréphtalate d'éthylène traverse la plaque de répartition en 6 et 7, s'écoule dans l'intervalle 8 situé entre la plaque de répartition 9 et la filière 10 en entourant totalement et excentriquement le polytéréphtalate de butylène réticulé, puis traverse la filière 10 dans l'avant-trou 3 et le capillaire 5.
Le conduit 4 traversant la plaque de répartition 1 est de diamètre inférieur à celui de l'avant-trou et les deux orifices 4 et 3 sont décentrés l'un par rapport à l'autre.
Les orifices 4 et 3 peuvent d'ailleurs être décentrés de manière plus importante, pourvu que le polytéréphtalate de butylène fondu puisse s'écouler normalement le long d'une partie de la paroi de l'avant-trou 3, en particulier à l'aide du chanfrein prévu à l'entrée de l'avant-trou, la dimension du chanfrein étant de préférence d'autant plus importante que le décentrage est grand.
Les orifices de la filière peuvent avoir des sections de diverses formes, bien connues de l'homme de l'art, telles rondes, allongées, ou même multilobées.
Selon le présent procédé, il a été trouvé que des résultats particulièrement bons étaient obtenus avec des sections d'orifices rondes. Dans le cas de section ronde, le diamètre est généralement compris entre 0,20 et 0,90 mm, par exemple, et leur nombre n'étant pas limité, il est possible de réaliser une grande gamme de titres, à des vitesses très variables, par exemple allant de 200 à 4000 m/mn ou même plus. Les filaments sont ensuite étirés de manière habituelle selon tout moyen connu, en continu ou en discontinu, à des taux généralement compris entre 1,2 et 5 fois, et à des vitesses pouvant varier très largement, par exemple entre 500 et 4000 m/mn.
Le fil obtenu après révélation sans tension par tout moyen connu tel que la vapeur d'eau ou l'air chaud a une frisure hélicoïdale caractéristique des fils à deux constituants. Les propriétés de frisure de tels fils sont excellentes à tous points de vue, en particulier la fréquence de frisure, la force de demi-défrisage, et demi-refrisage, ainsi que le module d'élasticité.
Dans les exemples qui suivent, qui sont donnés à titre indicatif pour illustrer l'invention :
— la viscosité à l'état fondu des polymères, exprimée en poises, est déterminée au plastomètre à extrusion Davenport,
— l'extensibilité est donnée par la relation =
L —1
E% = j x 100, dans laquelle
L représente la longueur du fil défrisé sous une tension de 250 mg/dtex, et
1 représente la longueur du fil frisé sans aucune tension,
— la fréquence de frisure est exprimée en nombre de demi-ondulations par centimètre de fil défrisé.
A partir du diagramme force-allongement établi pour l'intervalle 1 à L, on lit, en ordonnée, les forces de demi-défrisage et de demi-refrisage pour
E% , , .
—-— porte en abscisse.
Exemples 1 à 6:
On prépare quatre lots de polymères différents:
A. Polytéréphtalate d'éthylène de viscosité intrinsèque 0,66 (mesurée sur une solution à 25° C contenant 1 % en poids par volume de polymère dans l'orthochlorophénol) de viscosité à l'état fondu à 290°C: 2300 Po.
B. Polytéréphtalate de butylène réticulé avec 0,3 mol % de tri-méthylolpropane par rapport au nombre de chaînons téréphtalate, de viscosité à l'état fondu à 260°C: 4000 Po.
C. Polytéréphtalate de butylène réticulé avec 0,3 mol % de tri-méthylolpropane, de viscosité à l'état fondu à 260°C: 8000 Po.
D. Polytéréphtalate de butylène réticulé avec 0,3 mol % de tri-méthylolpropane de viscosité à l'état fondu à 260 C: 10000 Po.
Les polymères sont fondus séparément; le polymère A à 280° C et les polymères B, C, D à 245° C, puis on file les couples de polymères A-B, A-C et A-D en proportions 50-50 en volume à 275° C au moyen du dispositif de la fig. 3 présentant les caractéristiques suivantes:
diamètre des conduits 4: 1,5 mm diamètre des avant-trous 3: 2,5 mm diamètre des conduits 6 et 7: 2,5 mm décentrage des axes de 4 et 3: 1 mm longueur du chanfrein 2: 0,75 mm la filière présentant 32 orifices ronds de 0,50 mm de diamètre.
Les filaments passent à la sortie de la filière sur des rouleaux délivreurs à 550 m/mn, maintenus à une température de 90° C, puis sur des rouleaux étireurs à 2190 m/mn où ils sont étirés à un taux de 4 fois environ, puis renvidés à une vitesse de 2000 m/mn. Ils sont ensuite relaxés dans la vapeur d'eau (pression 10 bars) à une température de 160° C.
Les caractéristiques des filaments obtenus à l'aide des trois couples A-B, A-C et A-D, désignés respectivement par les exemples 1, 2 et 3 sont données dans le tableau ci-après.
A titre de comparaison, les trois mêmes couples A-B, A-C et A-D sont filés comme ci-dessus, mais en remplaçant le dispositif selon la fig. 3 de la présente invention par un dispositif selon la fig. 1 de l'USP N° 2386173 et avec une filière de 32 orifices ronds de 0,34 mm. Les caractéristiques des fils obtenus après relaxation à la vapeur, désignés respectivement par exemples 4, 5 et 6, sont également données dans le tableau ci-après.
(Tableau enfin de brevet)
On peut voir, dans ce tableau, que les fils selon l'invention présentent de meilleures fréquences de frisure et surtout de bien meilleures forces de demi-défrisage et refrisage, ce qui indique une frisure plus stable que les fils des exemples comparatifs.
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Exemples Selon l'invention Comparatifs
1 2 3 4 5 6
Couple de polymère
A-B
A-C
A-D
A-B
A-C
A-D
Fréquence de frisure
16,3
20,3
26,3
14,9
15,7
19,1
Extensibilité %
7
10,7
22,5
12,3
15,6
27,9
Force de demi défrisage en g/tex
141
214
310
68,5
86,3
122
Force de demi refrisage en g/tex
104
158
185
51,7
60,9
70
Module en g/tex
168
207
212
162
184
185
Retrait à l'eau bouillante
8,8
7,1
7,0 '
' 8,7
7,3
7,2
R
1 feuille dessins
Claims (8)
1. Fils bilames constitués de polytéréphtalate d'éthylène et polytéréphtalate de butylène réticulé, caractérisés par le fait que, en coupe, le constituant polytéréphtalate de butylène réticulé est entouré partiellement par le constituant polytéréphtalate d'éthylène et qu'il possède une viscosité à l'état fondu à 260° C supérieure ou égale à 2000 Po.
2. Fils bilames selon la revendication 1, caractérisés par le fait que le constituant polytéréphtalate de butylène réticulé a une viscosité à l'état fondu à 260° C, supérieure ou égale à 4000 Po.
2
REVENDICATIONS
3. Fils bilames selon la revendication 1, caractérisés par le fait que le polytéréphtalate d'éthylène a une viscosité à l'état fondu à 290° C, comprise entre 1000 et 3000 Po.
4. Procédé pour l'obtention de fils bilames selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on file à l'état fondu simultanément un polytéréphtalate d'éthylène et un polytéréphtalate de butylène réticulé de viscosité à l'état fondu à 260° C d'au moins 2000 Po dans un dispositif comprenant une filière et une plaque de répartition située en amont de la filière et percée de conduits pour l'alimentation en polytéréphtalate de butylène réticulé en nombre identique au nombre d'avant-trous de la filière, ces conduits ayant un diamètre inférieur à celui des avant-trous de la filière et étant situés de manière décentrée par rapport à ces derniers, la distance entre l'axe de chacun de ces conduits et l'axe de chacun des avant-trous correspondants étant au moins égale à la différence entre les rayons desdits avant-trous et conduits et que l'on fait arriver simultanément entre la filière et la plaque de répartition, le polytéréphtalate d'éthylène entourant complètement lesdits filets de polytéréphtalate de butylène.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le polytéréphtalate de butylène utilisé a une viscosité à l'état fondu
à 260° C, supérieure ou égale à 4000 Po.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le polytéréphtalate d'éthylène a une viscosité à l'état fondu à 290° C, comprise entre 1000 et 3000 Po.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les filets de polytéréphtalate de butylène réticulé fondu provenant des conduits de la plaque de répartition s'écoulent sur un chanfrein ménagé à l'entrée des avant-trous de la filière.
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'alimentation en polytéréphtalate d'éthylène à travers la plaque de répartition est effectuée au moyen d'orifices situés de part et d'autre des conduits d'alimentation en polytéréphtalate de butylène réticulé.
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