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CA 02316819 2000-06-28
WO 99/34040 PCT/FR98/02857
FILS TEXTILES MULTIFILAMENTAIRES A SECTION CREUSE
PROCEDE DE FABRICATION DE CES FILS, ET SURFACES TEXTILES OBTENUES
AVEC CES FILS
La présente invention concerne un fil textile multifilamentaire dont les
filaments ou
brins ont une section creuse, un procédé de fabrication de ce fil creux, et
les surfaces
textiles obtenues avec un tel fil.
Elle concerne plus particulièrement la fabrication de fils multifilamentaires
comprenant des filaments creux obtenus par filage en fondu d'une composition
en
polyamide.
L'utilisation de fil textile creux dans la réalisation de surfaces textiles
est
recherchée depuis très longtemps pour réaliser des vétements plus légers et
plus
isolants thertniquement. Toutefois, la fabrication de filaments comprenant un
volume de
creux important et présentant une bonne régularité s'est avérée très diffidle,
notamment
à des vitesses de filage et des titres de filament compatibles avec une
fabrication
industrielle et convenables notamment pour les applications textiles.
II a été proposé en 1958, un procédé de fabrication d'un fil creux en
polyamide.
Ce procédé est décrit dans le brevet GB 843 179. II consiste à ~le~ le
polyamide dans
une filière comprenant des trous de filière en forme d'un seul arc de cercle,
les extrémités dudit arc étant séparées par une distance comprise entre 0,05
et 0,3 mm.
Ce brevet décrtt la fabrication de filaments en polyamide 6 obtenus à une
vitesse
de filage de 700 m/min. Les filaments sont ensuite soumis à un étirage pour
obtenir le
titre désiré.
La v'ttesse de filage est très faible par rapport aux vitesses des procédés
industriels actuels qui sont souvent supérieures à 3000 m/min. En outre, dans
les
procédés aduels, (étape d'étirage est souvent intégrée au filage, sans reprise
intermédiaire des filaments.
II a également été proposé dans la demande de brevet WO 95/25188 un procédé
d'obtention de filaments polyamide à section creuse par un procédé de filage à
vitesse
élevée (supérieure à 1500 m/min.). Toutefois, ce procédé requiert le filage
d'un
polyamide de viscosité élevée (VR supérieure à 50 et de préférence supérieure
à 60).
Une telle viscosité est élevée par rapport à celle des polyamides employés
pour la
fabrication des fils textiles dassiques qui est généralement inférieure à 50.
Ce document
précise que la réalisation de filaments creux selon te procédé décrit est
impossible avec
un polyamide de VR inférieur à 50. Ainsi, le procédé décrit dans ce document
nécessite
une étape supplémentaire pour accroitre la viscosité du polyamide, par exemple
par
post condensation ou utilisation de catalyseurs. La filière utilisée dans ce
document
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comprend des trous de filières constitués par plusieurs arcs de cercle (au
moins 2) dont
les extrémités sont distantes d'une faible longueur.
Un des buts de la présente invention est de proposer un fil textile
multifilamentaire
dont les brins ont une section creuse obtenu par un procédé de filage ou 5iage-
étirage
qui présente les avantages des procédés industriels actuels de filage des
filaments à
section pleine, à savoir productivité et régularité des propriétés du fil par
utilisation d'un
polyamide de VR semblable à celle des polyamides utilisés dans la fabrication
des ~Is
textiles.
A cet effet, (invention propose un fil textile mu~ifilamentaire en polyamide
de titre
au brin inférieur à 10 dtex, et dont les brins ont une section creuse
comprenant une
surface vide centrale représentant au moins 5 % de la surface totale de la
section
transversale dudit brin, caractérisé en ce que le fil possède un USTER
coefficient (U %)
inférieur à 3 % et un nombre de brin à section en forme d'arc de cercle
inférieur à 30
du nombre total des brins à section creuse.
Par brin à section creuse il faut comprendre tous les brins ou filaments
obtenus à
partir d'un trou de filière en forme d'arc de cercle comme cela sera décrit ci-
dessous.
En d'autres termes, les brins creux sont ceux dont la section transversale est
en forme
de couronne fem~ée ou ouverte.
Selon (invention le fil multifilamentaire présente un U % inférieur à 2 %,
de préférence inférieur à 1 %.
En outre, le nombre de filament en forme d'arc de cercle est avantageusement
inférieur à 20 ~o du nombre total Je filaments à section creuse, de préférence
inférieur à
10%.
Le terme U ~o ou USTER coefficient est représentatif de la régularité d'un fil
continu. Ainsi, ce coefficient est déterminé par la mesure des variations du
titre d'un fil
continu sur un appareil USTER (Zellweger).
Pour réaliser cette mesure le fil maintenu sous une certaine tension défile à
une
vitesse constante entre les plaques d'un condensateur, la variation de
(élément
diélectrique formé par le fit due à la variation de masse du fil provoque une
variation de
capacité du condensateur qui est traduite en irrégularité de titre du fil.
Un graphique représentant les irrégularités du titre ou variation de masse le
long
du 51 est tracé, le coefficient USTER (U%) représentant la variation moyenne
de masse
exprimée en % de masse moyenne.
Selon une autre caractéristique préférentielle de (invention, le pourcentage
de
surface vide dans la section des filaments ou brins est supérieur à 10 %, de
préférence
supérieur à 15 % de la section transversale de chaque brin. Avantageusement
cette
valeur est comprise entre 15 et 50 %.
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Selon une autre caractéristique de l'invention, le fil multifilamentaire est
obtenu par
filage à partir d'une filière d'une composition à base de polyamide présentant
une
viscosité relative VR supérieure à 40 et de préférence comprise entre 40 et
55,
avantageusement entre 40 et 50.
La viscosité relative VR du polyamide est déterminée sur une solution à 8,4 %
de
polymère dans de l'acide formique.
Le polyamide convenable pour (invention est choisi dans le groupe comprenant
avantageusement, le polyamide 6, le polyamide 66, les mélanges de polyamides
comprenant au moins 80 % en poids de polyamide 66 ou polyamide 6, les
copolyamides
comprenant au moins 80 ~o en nombre d'unités polyamide 66 ou polyamide 6.
Le fil de l'invention présente une excellente régularité, et (absence de
filaments
ouverts ou à section en forme d'arc de cercle, c'est-à-dire qui n'ont pas
coalescé à la
sortie de filière, évite les problèmes de casse et bourrage dans les
traitements avals du
fil tels que la texturation, la teinture, le tissage ou tricotage, par
exemple, ainsi que les
irrégularités sur les surfaces textiles.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un fil
multitilamentaire possédant les caractéristiques indiquées précédemment.
Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un fil multi~lamentaire en
polyamide
comprenant des filaments de section creuse consiste à extnrder une composition
polyamide à Vavers au moins une filière comprenant plusieurs trous de filière
pour
former des filaments ou brins, à faire converger au moins une partie desdits
brins en un
point distant de la filière pour former ledit fil multifilamentaire, puis
renvider le dit fil sur
une bobine caractérisé en ce que chaque trou de filière est constitué par une
fente en
forme d'arc de cercle dont les extrémités sont distantes d'une longueur au
plus égale à
5 fois la largeur moyenne de ladite fente débouchant à la face de sortie de la
filiére,
avec refroidissement des 151aments à la sortie de la filière et avec une
vitesse de
renvidement du fil supérieure à 3000 m/min., de préférence supérieure à 3500
mlmin.
Selon une autre caractéristique de (invention, la largeur de la fente formant
un
trou de filière sur la surface de sortie de la filière est avantageusement
comprise entre
0,05 mm et 0,12 mm.
Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, les extrémités de Parc de
cercle
fom~ant chaque trou de filière sont symétriques sur au moins 5 % de la
longueur totale
dudit arc de cercle, de préférence sur au moins 15°~ de cette longueur
totale.
Les filières sont réalisées selon les techniques habituelles telles que par
électroérosion
Avantageusement, la densité de trous sur une filière est comprise entre
0,25 trou/cxn2 et 3 trous/cxn2.
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Le fil en sortie de filière est refroidi. La distance entre le début du
refroidissement
et la sortie de la filière est la plus courte possible technologiquement.
Ainsi, un
refroidissement immédiatement en sortie de filière peut être difficile à
mettre en oeuvre
car il peut provoquer des dép8ts de polymère sur la surface de la filière qui
ont pour
conséquence une casse des filaments.
Selon (invention, le refroidissement est obtenue par un fluide de
refroidissement
choisi dans le groupe comprenant fait, un gaz non oxydant, ou un gaz inerte
comme
l'azote. De préférence, ce fluide n'est pas saturé en vapeur d'eau.
Dans un mode de réalisation préféré de (invention, le fluide de
refroidissement est
de l'air ou un gaz inerte.
Les procédés de traitement des fils ainsi formés sont ceux usuellement
utilisés
pour fa fabrication des fils textiles polyamides. Ainsi, des ensimages pour
améliorer la
lubrification de surface, modifier les propriétés hydrophiles ou hydrophobes
de celle-ci
peuvent être appliqués.
Généralement ces fils sant soumis à un étirage soit à froid soit à chaud,
en présence de vapeur d'eau ou non. Cet étirage est généralement intégré au
procédé
de filage, c'est-à-dire réalisé avant le renvidement. Toutefois, sans sortir
du cadre de
(invention, les fils peuvent également être étirés dans un procédé d'étirage
indépendant
du filage, par reprise du ~I renvidé.
On peut réaliser également un entremëlement des filaments pour améliorer la
cohésion du fil. Cet entremélement est souvent mis en oeuvre avant (étirage,
mais peut
étre fait pendant ou après celui-ci.
Le fil polyamide peut être ensuite relaxé avant le renvidage sur une bobine.
Les fils multifilamentaires de (invention peuvent être soumis à un frisage,
une texturation selon le domaine d'utilisation.
Ainsi, ces fils peuvent Atre utilisés comme fil plat, fil retorclu ou texturé,
dans les
procédés de tissage comme fil de chaïne ou fil de trame, par exemple.
Les fils de (invention sont également utilisés pour la fabrication de surtaces
tricotées. De telles surtaces textiles tissées ou tricotées avec au moins un
fil de
(invention sont également des objets de (invention.
D'autres détails, avantages de (invention apparaitront plus Gairement au vu de
la
description détaillée d'au moins un exemple de réalisation, donné à titre
indicatif
uniquement et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une vue schématique de la forme d'un trou de filière
conforme à la présente invention, et
- la figure 2 est une vue photographique en coupe d'un fil multifilamentaire
conforme à (invention.
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EXEMPLE 1
Les fils selon l'invention sont obtenus par filage d'une composition
comprenant un
polyamide PA 66 de viscosité relative VR égale à 49 et un agent matifiant
constitué
par de l'oxyde de titane à une concentration pondérale de 0,3%.
5 Cette composition est alimentée dans un dispositif de filage conventionnel
comprenant une filiére adaptée pour le filage de fil creux.
Ainsi, en référence à la figure 1 la filière comprend 40 trous de filière
(densité de
trous égale à 0,8 trou/cm') présentant un profil 1 en arc de cercle de
diamètre extérieur
égal à 1,5 mm. Les extrémités 1a, 1b de Parc de cercle sont séparées par une
distance
e égale à 0,15 mm. La largeur I de la fente est régulière dans l'exemple
illustré et est
égale à 0,08 mm. Toutefois, cette largeur peut étre différente sur la longueur
de la fente
sans pour cela sortir du cadre de (invention et en respectant la
caractéristique de
symétrie des parties extrëmes de la fente telle que définie précédemment.
Les condiaons de filage sont les suivantes
- pression : 250 bar
- température : 280°C
- débit de polymère :2,3 g/min/trou
Le faisceau de filaments est refroidi en sortie de filière par un flux de
fluide de
refroidissement alimenté selon une direction sensiblement perpendiculaire à la
direction
de défilement du faisceau. Cette alimentation est disposée à une distance de
30 mm de
la surface de sortie de la filière. Dans (exemple illustré, le fluide de
refroidissement est
de Pair à une température de 22°C. Bien entendu, le flux de fluide de
refroidissement
est alimenté selon une vitesse qui ne provoque pas de perturbation dans le
défilement
du faisceau de filaments.
Les filaments sont ensuite convergés en un point distant de 130 cm de la
sortie de
la filière. Une composition d'ensimage est déposée sur le fil ainsi formé
selon des
procédés et dispositifs conventionnels.
Le fil est ensuite renvidé sur une bobine à une vitesse de renvidage égale à
4500 m/min.
Le fil obtenu a un titre total de 185 dtex et comprend 40 filaments (titre du
fil
165F40).
La figure 2 représentant une vue de coupe transversale du fil obtenu montre ia
section creuse en forme de couronne des filaments. Le pourcentage de vide est
supérieur à 15°0. Le nombre de filaments à section en forme d'arc de
cerce, c'est à dire
dont les extrémités n'ont pas coalescé à la sortis de la filière est égal à
zéro dans
(exemple illustré.
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Les caractéristiques du fil obtenu sont les smvantes
- USTER coefficient (U %) : 0,9 (valeur déterminée par intégration)
- Allongement à la rupture 45°~~
- Ténacité : 35 cN/Tex
- REg : 10% (Retrait à l'eau bouillante)
- Facteur de cohésion (déterminé par la méthode manuelle au crochet)
nveuds/m
Un tissu a été réalisé avec des fils obtenus par ie procédé décrit
précédemment et
de titre 165F40. Le tissu est réalisé sur un métier à lance et est soumis à un
calendrage.
10 Un tissu identique a été réalisé avec un fil classïque a section ronde et
pleine.
Le titre des fils de chaîne et trame est 235F34.
Les propriétés de ces deux tissus sont rassemblées dans le tableau ci-dessous
'
Tableau I
Caractristiques Tissu avec Tissu avec
fils fils
de l'inventionsection leine
Grammage (g/m2) 95 136
Permabilit Pression . 79,8 72,9
l'air 100 Pa
(I/m2ls)
Pression v j 114 111
160 Pa
E aisseur mm ~ 0,1872 0,1456
Proprits Coefficient
thermiques rsistance ' 0,00606
0,00638
0T = 10 K thermique
G = 200 g K. m2
Coefficient
de
conductivit 0.02834 0,0241
/m2K
Ces essais ont été mesurés avec l'appareil ALAM8ETTA Tfi75 commercialisé par
la société VOLTA S.p.A.
Ces essais montrent que le tissu réalisé avec les fils de l'invention a une
perméabilité à l'air équivalente pour un grammage inférieur à 30% par rapport
à un tissu
réalisé avec des fils conventionnels. En outre, le coefficient de conductivité
est
nettement inférieur pour le tissu réalisé avec les fils de l'invention
permettant ainsi de
réaliser des vétements plus isolants pour un poids plus faible ou équivalent.
* (marque de commerce)
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EXEMPLE 2
Les fils selon (invention sont obtenus par filage dans un procédé de Filage
Etirage
Intégré, d'une composition comprenant un polyamide PA 8 de viscosité relative
VR
égale à 50 et un agent matifiant constitué par de (oxyde de titane à une
concentration
pondérale de 0,496.
Cette composition est alimentée dans un dispositif de filage conventionnel
comprenant une filière adaptée pour le filage de fil creux identique à celle
utilisée dans
(exemple 1, mais comportant 20 trous par filière.
Les conditions de filage sont les suivantes
- pression : 220 bar
- température : 272°C
déb'tt de polymère :1,75 glmin/trou
Le faisceau de filaments est refroidi en sortie de filière par un flux de
fluide de
refroidissement alimenté selon une direction sensiblement perpendiculaire à la
direction
de défilement du faisceau. Cette alimentation est disposée à une distance de
40 mm de
la surface de sortie de la filière. Dans l'exemple illustré, le fluide de
refroidissement est
de fait à une température de 20°C. Bien entendu, le flux de fluide de
refroidissement
est alimenté selon une v'ttesse qui ne provoque pas de perturbation dans le
défilement
du faisceau de filaments.
Les filaments sont ensuite convergés en un point distant de 130 cm de la
sortie de
la filière. Une composition d'ensimage est déposée sur le fil ainsi formé
selon des
procédés et dispositifs conventionnels.
Le fil est ensuite renvidé sur une bobine à une vitesse de renvidage égale à
4500 m/min.
Le fil obtenu a un titre total de 78 dtex et comprend 20 filaments (titre du
fil
78F20).
le fil obtenu présent un pourcentage de vide supérieur à 15%. Le nombre de
filaments à section en fomne d'arc de cercle, c'est à dire dont les extrémités
n'ont pas
coalescé à la sortie de la filière est égal à zéro.
Les caractéristiques du fil obtenu sont les suivantes
- USTER coefficient (U %) : 1 {valeur déterminée par intégration)
- Allongement à la rupture : 35°~
- Ténacité : 38 cN/Tex
- Facteur de cohésion : 10 noeuds/m
(déterminé par la méthode manuelle du crochet)
