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S*73
La présente invention concerne un procédé pour
l'obtention de fils ~ double constituant constitu~s esse~tielle-
ment de brins ayant une dis-tribution <~cote à cote~> ou ~ilame~
et de brins <~plurilame~ par filage avec une distribution
statistique de compositions à filer. Elle concerne également un ;
dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procéde de filage.
Sous l'expression ~brins a distribution cote a côte
ou bilame, on entend les filaments continus comportant deux
constituants differents ayant une surface de contact entre eux
et avec l'extérieur substantiellement sur toute la longueur ` -
des filaments.
Sous l'expression <~brins plurilames, on entend des
brins dans lesquels l'un des constituants au moins est présent
plus d'une fois dans leur section et substantiellement sur
toute leur longueur.
Il est connu de preparer des fils à double constituant
ne comportant que des filaments bilames par filage de composi~
tions de polymère avec distribution systematique de chaque compo-
siton à chaque orifice de filage mais les dispositifs pour la ; -~
mise en oeuvre de tels procedes sont d'utilisation difficile à
l'echelle industrielle~car techniquement trop compliques et trop
onereux, lorsque le nombre de trous est tres eleve. Il est deja ~ ;
connu~par le brevet français~ 1.359.B80 diobtenir des fils à
double constituant comportant jusqu'à 50% de brins de type bilame
par filage statistique de deux solutions de polymères, mais, dès
que l'on atteint les dimensions des filières industrielles com~
portant un grand nombre de trous (au moins 7 0000 orifices), le
matériel devient compliqué, encombrant, onéreux et diffic.ile
nettoyer et ceci d'autant plus que le nombre d'orifices de la
filière est plus grand.
Enfin, il est connu, selon la demande japonaise
51/092 307, publiée le 13 aout 1976, d'utiliser un mélangeur
~ ",J~ ' ' ~' :
. ,', "~ ,
',. ',, ~ ':: ~, :
'~, ' : ' ' , , :
.~L7~
.;:
statique constitué d'au molns 5 elements tordus ~ laO de
manière a melanger uniformement deux polymares fondus.
Selon la presente invention, il est prevu un procede
pour l'obtention de fils a double constituan-t constituës essen- ~-
tiellement de brins bilames et plurilames, par filage avec ré-
partition statistique de compositions a filer, caracterisé en
ce que l'o~ conduit ces compositions a un systeme mélangeur di-
chotomique comprenant des tubes ayan-t tous un diametre intérieur
identique pouvant varier de 5 à 25 mm, et contenant tous le -
même nombre d'elements helicoldaux en serie, gauche et droite
alternes, l'on place le bord d'attaque de chacun des elements ~-
helicoidaux a 90 par rapport au bord de fuite du precedent, et
l'on dispose un nombre d'elements par tube, qul est compris
entre 4 et 9. ;~
.~ :
De préference, les tubes constituant le melangeur sont
disposes parallèlement entre eux et a l'axe de filage.
~ Selon la presente invention, il est aussi prevu un dis
positlf pour l'obtention de fils à double constituant constitués
essentiellement de brins bilames et plurilames par filage avec -
,-,: . ~
repartition statique de compositions a filer, caracterise par
le fait qu'il comprend: des conduits d'arrivee de chacune des
compositions, un melangeur dichotomique constitue de tubes ayant
tous un diametre intérieur ldenbique variant de S a 25 mm, et
contenant tous le même nom~re d!éléments hélico'~daux gauche et
droite alternés, le bord d'attaque de chacun des élements étant
placé à 90 par rapport au bord de fuite du précédent, et le
nombre d'éléments par kube etant compris entre 4 et 9, et une ~ ;
; filiëre.
Des éléments de repartition peuvent être prevus, des~
.,
tines à amener chacune des deux compositions de son conduit
d'arrivee jusqu'à l'entree de chaque tube composant ledit melan-
geur, de part et d'autre du bord d'attaque de la lame consti- ~ -
tuant l'elément hélicoidal placé en amont à l'intérieur dudit
tube.
- 2 -
" ~ , . . ............... .. . .
, ,, . ; , ..
- ~i5~*73
Dans certain cas, un disposi-tif de raccordement des
tubes à la filière est nécessaire ainsi qu'une chambre d'isola-
tion thermiqlle placee autour des tubes composant le melangeur.
Pour la realisation de la presente invention, on
peut utiliser tous le.s couples ~e polymeres Ou compositlons
filables dans les memes conditions de Eilage, et de préférence
.
celles qui sont géneralement utilisables pour l'obtention de --
flls à double constituant susceptibles de posseder une frisure ; ~;
naturelle. En general, si l'on veut faire apparaitre un frisage ;~
convenable, les deux constituants doivent être choisis de - -~
manl~re a posseder entre eux une certaine difference de retrait, ;
par exemple au moins 1%, de preference au moins 5% ou même plus
apres revelation de la frisure.
.. , . ~ .
On peut citer par exemple les couples differents entre
eux par la nature des polymères tels que : homopolyamides et
copolyamides, l'un des constituants pouvant être le polyadipate
dlhexamethylenediamine ou le polycaprolactame par~exemple, .
tandis que l'autre est un copolyamide issu de la polycondensa- -
tlon de~plusieurs dlacides et/ou diamlnes ou lactames; les
polyesters différents: polytérephtalate dlethylene d'~une part ~
et polyterephtalate de butyl~ne dlautre part ou deux polyesters ~-
semblables ou di~fferents dont l'un ou Ies deux a subi une
une modification chimique, réticulation par exemple; les polymeres
:~ - ~ : .
base d'acrylonltrile différent entre eux par la nature;et la
quantité des comonomeres autres que l'acrylonitrile entrant
dans leur composition ou par leur teneur en milliéquivalents
acides ou basiques, des polymères cellulosiques; des~consti- `
tuants, de nature completement~differente, tels qu'un pqlymere
cellulosique et un polymere compl~tement synthétique ou un
constituant polyester et l'autre polyamide. Les constltuants ~ ;!.
peuvent également être de nature identique mais présenter des
différences de propriétes physiques comme viscosite, degre de
polymérisation, etc... .
,'~ 3 -
.
.. . .
', :' , ' ,'" ' ~ . : . ,' ~ ,' ~. '
,.. : , ,.: . . . . .
4~3
De mani~re surprenante, il a été trouvé que le procede
et ]e dispositif selon la presente invention conviennent pour la
préparation de fils à double constituant en permettant l'obten-
tion non pas de melanges homogènes comme le prevoit la demande
japonaise 51/092 307, publiee le 13 aout 1976, mais au contraire,
dans certaines conditions, l'obtention d'une division en lames
fines et regulieres du flux des deux compositions, lesdites
lames ayant une separation nette entre elles sans se melanger
mutuellement. Et de manière inattendue, ces lames conviennent
pour l'obtention de fils ~ double constituant constitues essen-
tiellement de brins bilames et plurilames. Les orifices de la
filière recevant à la fois les deux compositions de polymère ~ ;
sont repartis statistiquement et leur nombre avoisine 90%; le
nombre d'orifices alimentës par les deux compositions et donnant
naissance à des filaments de type bilame est generalement de
l'ordre de 50%. Les conditions pour l'obtention de fils à double
constituant sont la dimension des tubes dont le diamatre inte- -
rieur varie entre 5 et 25 mm, de preférence entre 7 et 14 mm,
et le nombre d'élements helicoidaux t4 à 9, de preference 5 à 8
places à l'interieur de chacun desdits tubes. Le nombre de tubes
utilisés peut varier dans de grandes limites en fonction de la
dimension et de la forme de la filiere utilisée; en general le
nombre minimum de tubes utilisables pour la realisation de la
presente invention est de 3,ce qui correspond à une filière
comportant au moins~2000 orifices environ; poùr les filières de
dimension industrielle, il est possible d'utiliser un grand
nombre de tubes sans augmenter de manière importante la longueur
de la tête de filage et sans en augmenter le diametre.
Les elements de repartition, peuvent être des plaques
(par exemple au nombre de 3 ou 4) pour conduire chacune des ;~
deux compositions à l'entree de chacun des tubes, de telle ~;
maniere que chaque composition puisse arriver de part et d'autre
`"~
- 4 -
,~
~ S47~3
du bord d'attaque de la lame formant l'element helicoidal place
en amont dans le tuhe. Les elements helicoidaux peuvent etre
fabriques à partir de rectangles de largeur egale au diamètre
interieur des tubes dans lesquels ils doivent etre introduits.
De prcference, on forme chaquc helice par torsion d'un bord par
rapport à l'autre *e 120 a 180, puis on monte dans le tube en
serie, alternativement des helices droite et gauche.
Dans le cas ou l'on utilise des plaque de repartition,
elles sont empilees les unes sur les autres de maniere etanche,
l'etancheite etan-t realisee par exemple par des joints intercales
ou par contact direct des faces parfaitement planes et usinees
avec un etat de surface très fin (rodage).
Les tubes constituant le melangeur dichotomique peuvent
être places selon toute disposition desiree,~par exemple en fais-
- !: .
ceau convergent ou divergent; toutefois, pour des raisons de faci~
lite, ils sont de preference disposes parallèlement entre eux et
à l'axe de filage.
La disposition des extrémltés aval des tubes~est
egalement variable en fonction de la forme et de la dimension
de la filibre entre autres. En partlculier, les extrémités peuvent
etre disposëes en cercles concentriques dans le cas de filieres
rondes, le nombre de cercles dependant de la dimension de la
. .
filière, ou disposés en ligne, chaque ligne pouvant etre decalee
par rapport a la ligne voisine en vue d'un plus faible encombre-
ment et d'une meilleure repartition des~compositions à filer, les
extremit8s aval desdits tubes peuvent aussi etre disposées annu~
lairement. Quel que soit le mode d'assemblage et la disposition des
tubes, le bord d'attaque des lames constituant l'élément hélicoi-
dal amont de chacun des tubes composant le mélangeur doit etre
convenablement orienté de maniare a permettre une alimentation
spéparée correcte dans chaque tu~e par les deux compositions. Pour
' '
~ , ,,: , .:
~1~5~73
des raisons de facilite de mise en oeuvre, le bord d'attaque de
la lame constituant l'~lement helicoidal amont de chacun des
tubes est orlent~ de preference en llgne et suivant la ligne
joignant les centres de l'extrémit~ amont de chacun des tubes
dans la disposition en ligne et suivant la tangente du cercle
jolgnant ces memes centres dans le cas d'un assemblage circulaire.
L'assemblage des tubes constituant le mélangeur peut :
être realisé par deux pi~ces d'assemblage fixees aux extremités
des divers tubes par brasage, soudage, collage, assemblage
mécanique ou tout autre syt~me. Les piaces d'assemblage peuvent,
- dans certains cas, être fixées ~ une paroi étanche exterieure qui
enferme l'ensemble realisant ainsi une chambre d'isolation ther-
mique. La paroi exterieure elle-meme peut être rëalisée en
materiau isolant. L'espace compris entre la paroi extérieure,
les deux pièces d'assemblage et les elements de division peut
être rempli avec un materiau isolant pour eviter les echanges
thermiques entre les compositions de filage et le milieu de soli-
dlfication des fllaments, par exemple dans certains dispositifs
de filage humide lorsqu'il existe des ecarts de temp~rature nota-
bles entre les compositions a filer et le bain coagulant.
Le transfert du flux des compositions, divise en~lames
,
vers la filiere, peut être effectue au moyen d'une chambre~d'as-
semblage qui permet l'alimentation de filières~de tout type :
grandes filieres de type classique, rondes, annulaires, ellipti-
ques, carrées, rectangulaires ou triangulaires ou filières compo-
sees d'un assemblage de plusieurs petites filières élémentaires.
Dans le cas de filières composées par un assemblage de plusieurs
filieres~ ~ ~~ ;~
.. . . .. ... . .. _ .. .. . . , . . _
élémentaires, il est possible d'utiliser un disposltif avec -~
distribution directe dans chaque filière él~mentaire, dispositif
qui présente l'avantage de ne provoquer aucune déformation du
flux sortant des tubes. Le dispositif peut être en liaison
directe avec chaque filière et la dimension des éléments de
division correspond à celle des filières élémentaires ou avec ;~
une pièce de raccordement conique si un ajustement est nécessai-
re.
Par ailleurs, un tel dispositif convient pour tous les -
~
; 10 procédés de filage: par voie fondue, semi-melt, en solution,
~ etc.
`~ La mise en oeuvre du procédé et Ie fonctionnement de
l'appareillage seront mieux compris à l'aide des dessins
ci-dessous données à titre lllustratif et non limitatif;dans
ces dessins~
La figure 1 ese un schéma partiel d'un mode de
réalisation comportant deux tuyaux~d'amenée,
La figure 2 est un schéma partiel d'un~mode de
réalisation du dispositif selon l'invention,
,:
~ La figure 3 représente un autre mode de réallsstion
de dispositi selon l'invention,
La figure 4 représente ~n mode de disposition
; : ~ : , , ,: ,
~ circulaire des tubes constituant le mélangeur,
:,, ~, : , :
La figure 5 rep}ésente un mode d'assemk,lage des tubes
en ligne,
- La figure 6 repre~sente aussi un mode d'assembIage
des tubes en lignes, et
La figure 7 représente un tube élémentaire à
, ~
l'intérieur duquel sont reprt~sentt~s des éléments hélicoidaux.
Le mode de réalisation de la figure 1 comporte ;~
deux tuyaux d'amenée des compositions A et B, un seul étant
représenté en 1, des pièces de di9tribution 2,3,4,5, conduisant
~ . ,
~ - 7 -
`.:
, ,, ,., , . , . . . ~ . . :
' ' ;',, ' , ~ ~ ~
, ~ .i, , , : , , , ;~,
~ ~ . , . :,. . . . ..... . ... .
547;3
et divisant les flux des compositions de polym~re pour les
amener à l'entrée de chacun des tubes 6 tous identiques entre
eux, comportant les éléments hélicoidaux de division statique
7. Les pièces de distribution 2,3,4,5 sont main-tenues solidai-
res entre elles et solidaires d'une ~ièce d'assemblage 8 sur :
laquelle sont fixés les tubes contenant les éléments hélicoidaux. ~ -
Les tubes 6 sont entourés par une chambre d'lsolation thermique
9 fermée par une paroi étanche 10.
Le mode de réalisation du dispositif selon la figure
2 comprend des tubes 6 constituant le mélangeu.r statique, une
chambre d'assemblage 11 reliée directement à l.a filière 12 et
des cônes de raccordement 13 reliant l'extrémité inférieure de
chaque tube 6 à la chambre d'assemblage 11. :
Le mode de réalisation du dispositif selon la figure ~ :
3 montre une distribution directe des deux compositions de `
chaque tube à des filières élémentaires indépendantes 14.
Les figures 4 et 6 illustrent respectivement un mode
de disposition circulaire des tubes constituant le mélangeur .
et un mode d'assemblage desdits tubes en ligne, sur lesquelles
on remarque l'orientation du bord d'attaque de la lame consti-
tuant l'élément amont de chacun des tubes et la répartition :. . .
alternée des deux compositions A et B. ,~
La ~igure 5 représente également un m~de d'assemblage :
des tubes 6 en ligne mais avec une répartition en quinconce
permettant une plus grande densité de tubes.
La figure 7 représente un tube élémentaire 6 àl'intérieur duquel sont représentés des éléments hélicoidaux 7. ;~
Le procédé et le dlspositif selon la présente inven- ;
tion possèdent un grand intérêt pratique et économique, dans . ~ :.
certains cas, le nombre de casses des câbles au cours du filage
est très fortement diminué par rapport à un filage utilisant ~ :
: un dispositif classique pour l'obtention de fils monoconsti-
~., . , ,, . . , ~ .
:. , ~ . .
' ' ' :, ' '' ' ' ' ~
4 o''3
tuants, ce qui constitue un effet tout ~ fait inattendu. Un
tel dispositif peut s'adapter sur tout type et tou-te forme de
filière: filieres de forme circulaire, carrée, rectangulaire,
triangulaire ou annulaire, filière multicupule.
Un tel dispositif possède en outre l'avantage d'être
d'un faible encombrement: en longueur, l'encombrement du
dispositif est ~ peu près égal à celui des tubes et transversale-
~ent il est facilement inférieur à celui de la fili~re . Par
ailleùrs, il est facile de rajouter des tubes lorsque l'on
souhaite augmenter la surface de la filière et un tel dispositif
est très simple à réaliser même à l'échelle industrielle.
Les exemples qui suivent dans lesquels les parties ~-
et pourcentages s'entendent en poids sont donnés à titre
indicatif mais non limitatif pour illustrer l'invention.
Exemple 1
. .
On prépare une solution à 21 % dans le diméthyl~
formamide d'un polymbre constitué de
- acrylonitrile 99,2 % ;~
- méthallyl-sulfonate de sodium 0,8 %
20 ~ avec : - mil11équivalents acidesjXg de polymère 83
et - viscoslté spécifique de 0,300
(mesurée sur une solution ~ 0,2 % de polymère dans le
diméthylformamide à 20C).
et une solution à 24,3 % dans le diméthylformamide, contenant
:
5 % en poids d'eau (par rapport au polymère), d'un polymère
constitué de :
- acrylonitrile 97,5 /
- méthacrylate de méthyle 1,7 %
- méthallyl-sulfonate de sodium0,8 %
avec : - milliéquivalents acides/kg de polymère 82
- viscosité spécifique 0,325 ~ `
On fait passer simultanément les deux solutions dans
_ g _
, ~ . .
, ' . '" ' ' , , " .
, ............ . . .. .
des systames de mélangeurs différents, d'une part des systèmas
mélangeurs selon l'invention avec 7 tubes identiques, parallèles - :
entre eux et à l'axe de filage, comportant chacun successivement
6 éléments hélicoidaux (essai A~ et 7 éléments hélicoidaux (essai
B), d'autre part à ~itre de comparaison dans des systemes mélan~
geur comprenant 1 tube et successivement 6 éléments h~licoidaux
(essai C) et 7 éléments hélicoidaux (essai D). Dans tous les cas,
le ou les tubes sont de diamètre 11,3 mm, de longueur 114 mm
avec 6 éléments, 133 mm avec 7 éléments. Chaque élément a dans :~
tous les cas une longueur de 19 mm et une largeur de 11,3 mm, et
est tordu ~ 180. Les tubes sont disposés suivant un cercle, 6 - :
d'entre eux entourant un tube central, les éléments amonts étant
orientés comme indiqué à la figure 4. -~
Les deux solutions maintenues à une température de
65C sont filées ~ travers une filière ronde de 15 000 orifices
de 0,055 mm de diamètre dans un bain coagulant contenant 57 %
de diméthylformamide et 43 % d'eau maintenu à 20C. Les filaments -~ :
sont ensuite étirés dans l'air à un taux de 2,2 X, lavés à ~ ~-
contre-courant à température ordinaire, puis étirés de nouveau ` ~
.
dans l'eau bouillante à un taux de 3,47 X après relaxation dans .
l'eau bouillante de 20 %, ils sont ensuite séchés sous tension ~ ;
à une température moyenne de 90C. ~ .
Les f.ilaments obtenus de titre au brin 3,3 dtex sont ~` :
constitués de brins "bilame", "monolame", et"plurilame" qui ont
été comptés' les résultats du comptage sont donnés dans le
tableau suivant :
"bilame" "monolame" "plurilame"
% % _ o/O
A 48 26 26
s 42 17 41
C 23 58 19
D 24 40 36
La comparaison des résultats de ces essais montre que,
dans les essais A et B, le~ fils présentent un plus grand nombre
-- 10 -- ~
'. ,. . ,. ," ,. ::
4~3
' .
de brins qui sont de vrais "bilames" que les fils obtenus
.
avec un seul tube et le même nombre d'éléments selon les
essa.is C et D et, par contre, le nombre de brins "monolames"
est très inférieur dans les essais A et B par rapport aux
: essais C et D. .~ ;~
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