Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne un nouveau procédé pour
l'obtention de fils et fibres brillants à base de poly (fluorure
de vinylidène) ayant en plus de bonnes qualités mécaniques. Plus
particulièrement la présente invention concerne les fils ou fibres
ayant une excellente ténacité à sec et une structure améliorée.
Il est dejà connu d'après le brevet français 1 390 552
d'obtenir des fils à base de poly(fluorure de vinylidène) par
filage humide dans un bain contenant un mélange d'un amide et d'une
cétone, maintenu à température 37,8 à 57,2C, les filaments étant
ensuite successivement séchés à l'air puis sous tension, lavés,
retordus, éventuellement séchés sous vide puis étirés à un taux
de 3 à 10 ~ une température de 121 à 204C.
Mais les filaments ainsi obtenus possèdent des téna-
cités à sec ne dépassant pas 3,0 g/den. à 3,5 g/den (27 à 32 -
g/tex) et un allongement à la rupture de 12 à 22%.
Il a maintenant été trouvé et c'est ce qui constitue
~: ':
1'objet de la présente invention un procédé pour 1'obtention de
fils et fibres à base de poly (fluorure de vinylidène) ayant une
structure améliorée et une ténacité à sec supérieure à 33 g/tex,
caractérisé par le fait que l'on file une solution de polymère
dont l'indice de fluiditë à 250C est d'au moins 10 dans un bain
coagulant contenant 45 à 60% en poids de solvant organique polai-
re, et 40 à 55% en poids d'eau, maintenu entre 15 et 40C, le-
dit solvant organique polaire de la solution du polymère étant le
même que l'on trouve dans le bain coagulant, que l'on étire les
filaments dans l'air à un taux de 1,5 à 5 X, qu'on les étire en-
suite dans l'eau bouillante à un taux de 1,5 à 4 X, le taux d'éti-
rage global étant de 3 à 6,5 X, puis qu'on les lave à l'eau à
:
température ambiante de manière habituelle. Eventuellement ils
peuvent être étirés à nouveau à un taux de 1,15 à 1,40 X à tempé-
rature comprise entre 140 et 160C et/ou soumis à un autre traite-
ment thermique tel qu'une stabilisation à température comprise
.,~ , ' ~
A -1-
,..
... ~, . . . . . -; .. - . .. ... . .. .. - . . .. . .
.. ~........ . . ...... ~ . .. - . .. . . .. .
.... ~ . .
105~115
entre 140 et 160C.
La présente invention couvre aussi tous les articles
` textiles obtenus ~ partir de ces fibres ou fils.
Par fils ou fibres à base de poly(fluorure de vinyli-
dène), on entend les homopolymères de fluorure de vinylidène
et les copolymères contenant au moins 95 % en poids de fluorure
`- de vinylidène et jusqu'à 5 % en poids d'un ou plusieurs autres
- monomères copolymérisables avec le fluorure de vinylidène, tels
que des monomères fluorés.
Le poly(fluorure de vinylidène) utilisé dans le procédé
selon la présente invention possède de préférence un indice de
fluidité à 250C compris entre 100 et 5 000. Cet indice représen- -
;; te la quantité de polymère en mg extrudée en une minute à travers
~' une buse de 2 mm de diamètre sous une charge de 10 kg/cm2.
Le polymère ainsi défini est dissous dans un solvant
`, organique polaire aprotique tel que diméthylformamide, diméthyl-
acétamide, N-méthylpyrrolidone, etc
La viscosité de la solution est généralement comprise
entre 100 et 500 poises.
.~ ~
La solution de filage ainsi préparée est extrudée à
travers une filière immergée dans un bain coagulant constitué
;; de 45 % à 60 % en poids du même solvant organique polaire que
,' celui utilisé dans la solution de polymère (de préférence dimé- ~;
thylformamide ou diméthylacétamide) et 55 % à 40 % en poids d'eau.
En-dessous de 45 % de solvant, les fils obtenus sont mats et ont
une structure vacuolée. Au-delà de 60 %, la coagulation se fait
mal et les fils sont trop mous pour être repris dans des condi-
tions normales et prennent un aspect mat. Au contraire, les
teneurs préférentielles de 45 à 60 % de solvant permettent d'ob-
~, 30 tenir des filaments brillants de bonnes qualités mécaniques et
sont nécessaires pour l'obtention de ces qualités. La température
~, du bain est variable mais on préfère généralement filer à des
températures comprises entre 15 et 40C.
-2-
` 105~115
~es filaments sont ensuite étirés dans l'air à tempé-
rature ambiante c'est-~-dire à des températures genérPlement com-
l prises entre 15 et 40C, par exemple par passage entre deux pai-
res de rouleaux dont ies vitesses sont réglées de manières ~
donner aux filaments un taux d'étirage compris entre 1,5 X et
3 5 X. De préférence, l'étirage dans l'air se fait à un taux de
l'ordre de 3 ou 4 X, ce qui conduit à une amélioration supplé-
mentaire de la structure des filaments. ~es filaments subissent
., .
.~ ensuite un second étirage dans l'eau bouillante selon tout moyen
connu de l'homme de l'art, à un taux c.ompris entre 1,5 X et 4 X, : .:
. ce taux étant choisi de telle manière que le taux d'étirage
i global soit compris entre 3 X et 6,5 X
~es filaments sont ensuite de manière habituelle, géné- :
. xalement à température ambiante, de préférence à l'eau pour des
; raisons évidentes d'économie, et de préférence à contre-courant
^ pour obtenir une efficacité maximale Si on le désire, on
. peut ~aire subir d'autres traitements, iacultatiis dans le cadre
r'' de l'in~ention, tels qu'une stabilisation à température élevée, ~ : .
: par exemple entre 140 et 160C, selon tout procédé connu. .
20 ~es filaments peuvent aussi subir un surétirage à un
~ faible taux, par exemple de 1,15 X à 1,40 X à température élevée,
; par exemple comprise entre 140 et 160C, selon tout mo~en connu
de l'homme de l~art. ~e surétirage permet d'améliorer encore
.~ la ténacité à sec qui peut alors atteindre des valeurs de
. 50 ~ tex par exemple ou mame plus.
. Mais c'est à la fois l'encha~nement constitué par le
.. filage, le double étirage et le lavage ainsi que les proportions
.i précises (45 ~ 60~o) de solvant organique polaire dans le bain
.~ coagulant qui permettent l'obtention de fils d'excellentes quali-~''1 .
.~ 30 tés mécaniques~ en particulier de ténacité ~ sec au moins 33
~ ~ tex et d'excellente structure. En particulier, les ~ilaments
:~ ainsi obtenus ont un aspect très brillant dû à une structure
:'1 ,, -
',
~ 3 - ~:
. . .. . .
: . .: -
lOS~liS
homog~ne, structure qui peut atre mise en évidence par les va-
leurs de gonflement secondaire des fils ~e gonflement secondaire
représente le pouvoir d'absorption des fibres, c'est-~-dire
leur porosité Pour que des fibres soient homogènes, leur gon-
flement secondaire ne doit généralement pas dépasser 20 %,
de préférence 15 %. ~a mesure du gon~lement secondaire est
ef~ectuée de la manière suivante:
- On humidifie les fibres ~ tester par trempage dans de
l'eau déminéralisée pendant 3 heures. ~es fibres mouillées sont
essorées pendant 10 minutes par centri~ugation avec une accélé-
ration égale à 1 000 ~ois celle de la pesanteur Elles sont en-
i suite pesées puis séchées à 105C pendant 2 heures. On pèse
;~ les fibres sèches et par di~érence on déduit la quantité d'eau
absorbée par la ~ibre, quantité qui, rapportée au_~oids des ~i-
bres sèches, donne le gonflement secondaire
`1 ~es ~ibres obtenues selon la présente invention sont
très brillantes et présentent une structure particulièrement
homogène puisqu'elles possèdent un taux de gon~lement secondaire
de l'ordre de 5 % environ
De plus, lee ~ilaments ainsi obtenus présentent de très
,j bo~nes qualités mécaniques et entre autres une ténacité à sec
- supérieure à 3~ ~ tex, l'allongement ~ la rupture pouvant attein-
dre 30 % ou mame plus. ~es ~ils ainsi obtenus trouvent leur
~! utilisation dans la bonneterie~ le tissage (ameublement) où
leur qualités d'inin~lammabilité jointes ~ de bonnes qualités
sl mécaniques sont tr~s appréci~es.
es exemples qui suivent, dans les~uels les partles et
; pourcentages s'entendent en poids, sont destinés ~ illustrer sans la limiter la présente invention.
Dans les exemples, les viscosités sont mesurées au
moye~ d'un appareil du type Epprecht_Rhéomat.
:' ~
_ ~ _
,
.- . . , . : .
, ~ , .. .. . . . .
los~lls
Exemple 1
On prépare une solution à 23 % de poly(fluorure de
vinylidène) d'indice de ~luidité 190, dans du diméthylformamide
- On file cette solution de viscosité 300 poises, chauffée au
.¦ préalable ~ 60C, à traver~ une filière présentant 64 orifices
de 0,07 mm de diamètre, dans un bain coagulant maintenu à 25C, : :
contenant 57% de diméth~lform~mide et 43 % d'eau.
A leur sortie du bain coagulant, les ~ilaments sont
repris à une vitesse de 5 m/mn puis étirés dans l'air à tempéra-
re ambiante à un taux de 3,4 X Ils sont de nouveau étirés dans
~ eau bouillante à un taux de 1,9 X, pui~ lavés à l'eau a tempé-
`~ rature ambiante
~ es caractéristiques des fils obtenus sont les suivants:
Titre 3,3 dtex
Ténacité à sec 37 g/tex
:: - Allongement rupture 23 %
,.
. Module dlélasticité 210 ~ tex
Aspect brillant .
.~ Taux de gonflement secondaire 5,4 %
. 20 Exemple 2
:
On file, étire et lave de la même manière qu'à l'exem-
.
ple1~ un polymère identique à celui de l'exemple 1. Mais
. après leur lavage, les ~ilament~ sont s~abilisés ~ 150C sur des
. rouleaux par passage ~ une vitesse de 75 ~ mn, les fils étant
... I
maintenus à longueur constante.
: Les ~ilaments obtenus ont les caractéristiques sui-
vantes :
Titre 3,4 dte~ -
Tenacité ~ sec 41 ~ tex
Allongement rup-ture 24 ~
Module d'élasticité 160 ~ tex
Aspect brillant
~, Gonflement secondaire 4,7 %
_ 5 _
,, ~ .
, . . . ~ . ~........... .. . , ~ .
- ~ . . .
~5 ~ 1 5
I Exemple 3
¦ On file, étire et lave de la m~me manière qu'à l'exem-
i ple 1,un polymère identique à celui de l~exemple 1, mais après
lavage, les filaments sont surétirés par passage sur des rou-
leaux chauffés ~ 150C à une vitesse de 75 ~mn ~ un taux de
1~26 X,
~es caractéristiques des ~ils sont les suivantes:
~itre 3,0 dtex :
Ténacité à sec 48 ~ tex
Allongement rupture 18 %
. Module d'élasticité . 245 g/tex
Aspect brillant
; . Exem~le 4
. . :
A - On file de la même manière que dans les exemples
. précédents un mame polymère, dans un bain coagulant contenant ~: .
57 ~o de diméthylformamide et 43~ d~eau, ce bai~ étant maintenu
. à 25C. Puis on soumet les fils à un étirage dans l'air à
. un taux de 1,86 X puis à un étirage dans l~eau bouillante à un ~:
: taux de 3,4 X et enfin un lavage à l'eau à tempéra~ure ambia~te,
: 20 ~es résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous.
B - A titre d'essai comparatif, on file de la mame ma-
~ nière que ci-des9us u~ polymare identique dans un bain coagulant
: contenant 50 % de diméthylformamide et 50 % d'eau, maintenu à
: 20C. Puis les filaments sont soumis à un étirage dans l'air à
un taux de 1,86 X et sont lavés à l'eau à contre-courant avant
d'etre étirés de nouveau dans l'eau bouillante à un taux de
- 3,2 X.
es résultats des essais comparatifs A et ~ sont les
æuivants: :
$ 30 Essai A Essai ~
.. -
Titre 220 dte ~ 64 brins 275 dte ~ 64 brins
~?~; ~énacité à sed 37 ~ tex 2~ ~ tex
s
~, - .
. - 6 - .
l(:)S~iS
Allongement rupture 17 % 16 %
` Aspect bxillant crayeux et mat
Gonflement secondaire 6 ~ 21 %
Exemple 5
On file et traite exactement dans les m~mes conditions
que l~exemple 4-A, un polymère identique à celui de l~exemple 1,
exception des taux d'étirage qui sont respectivement de 3,4 X
~, dans l~air et 1,9 X dans l~eau bouillante
~es fils obtenus ont les caractéristiques suivantes: - -
Titre 245 dte ~ 64 brins
~énacité à sec ' 37 ~ te~ ;
Allongement rupture 21 %
Aspect brillant
Gon~lement secondaire 5 %
ExemPle 6
A- On file une solution à 23 % de poly(fluorure de
vinylidène) dissous dans le diméthylacétamide dans un bain coa-
gulant à 20C contenant 40% de diméthylacétamide et 60 % d'eau.
On étire les filaments dans l'air à un taux de ~,86 X, on les
lave dans l'eau à température ambiante et à contre-courant, et
on les étire dans l~eau bouillante à un taux de 2~7 X ~es
résultats des rils sont groupés dans le tableau ci-dessous.
BL On file de la même manière que sous A une solution
identique à celle de A- mais en utilisant un bain coagulant con-
tenant 50 % de diméthylacétamide et 50 % d'eau. ~es ~ilaments
sont étirés dans l~air au même taux de 1,86 X puis lavés et éti-
res dans l~eau bouillante à un taux de 3,3 X. ~es résultats sont
réunis dans le tableau ci-dessous.
C - O-n ~ile de la m~me mani~re que selon A et B un
polymère identique dans un bain coagulant contenant 65 % de dimé-
! thylacétamide et 35 % d~eau, on étire les filaments dans l'air
un taux de 1,86 X, on lave à l~eau ~ température ambiante,
~..
- ,
, _ 7 _
'.'.~' ' . ''~". ~ '
~os~lls
puis on étire dans l'eau bouillante à un taux de 3,2 X.
~es résultats sont group~s dans le tableau ci-dessous
D - On flle une solution de polymère identique dans
un bain coagulant maintenu ~ 20C contenant 57 % de diméth~rl-
`, acétamide, on étire les ~ilaments dans l'air à un taux de 3,4 X,
puis dans 1' eau bouillante à u~ taux de 1,9 X, on les la~re en-
suite comme décrit ci-dessus. ~.
:~' Résultats des e~sais A - B - C - D
" . . . ~ . __
10 A B C D :
: :i Titre dtex310/64 brins280/64 brins 285/64 brins 235/~4 brins
`¦ g/nacité à sec16 28 23,5 34
Allongement % 20 27 20 20
.: Aspectcrayeux et mat mi-mat mi-mat brillant
Gonflement 53 20 27 6
. secondaire %
... . ._ . . ....
.,
:~ . Il ressort bien de ces essais que pour obtenir la
t~nacité requise et l~aspect brillant des filaments, deux condi-
20 tions sont nécessaires: la concentration en solvant comprise
entre 45 q~ et 60 % et la position du lavage après.le~ deux
: ëtirage3.
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