Brevet FR2025801A1 — publié le 19700911

La présente invention a pour objet des agents de préparation et d'avivage destinés aux matières fibreuses en hauts polymères synthétiques. Les agents de préparation et d'avivage sont d'une part, nécessaires lors de la fabrication elle-m#me de matières fibreuses en hauts polym~res synthétiques et d'autre part, appliquées sur les matières afin de rendre possible leur transformation ultérieure en textiles. Les agents de préparation et d'avivage usuels se divisent en deux groupes, notamment a) les émulsions d'huiles, de graisses ou de cires, contenant une composante insoluble dans l'eau et un émulsionnant, et b) les agents exempts d'huile, de graisse ou de cire, conte nant des composantes solubles ou dispersables dans l'eau. Il est habituel et, quand on utilse les agents connus, également nécessaire, d'appliquer sur les matières fibreuses des agents de préparation et d'avivage de compositions différentes, en deux ou trois stades opératoires distincts. La première préparation, appelée préparation de filage, doit faciliter l'assemblage des monofilaments, qui viennent d'être filés, pour former un câble. La deuxi#me préparation doit faciliter l'étirage régulier des cibles et, le cas échéant, leur transformation ultérieure en textiles. Souvent, pour obtenir une meilleurs action, on divise encore l'application de la deuxième préparation et on applique la dernière préparation pour le finissage après filage ou #Spinnfinish" immédiatement avant le frisage des fibres. Les propriétés que l'on demande aux agents de préparation et d'avivage diffèrent selon les cas. On demande surtout qu'ils possèdent un effet antistatique et qu'ils assurent une bonne cohérence des fils et un enroulement correct Sur la bobine. En général, on utilise, comme agents de préparation et d'avivage, les produits de réaction d'acides, d'alcools ou d'amines gras avec l'oxyde d'éthylène ou les produits de réaction d'acides et d'alcools gras ou de leurs dérivés avec d'autres composés hydrosolubilisants. En général on traite les fils sans fin, seulement avec une préparation de filage et, à la fin de l'opération d'étirage, avec une huile de bobinage, qui doit faciliter de façon analogue à l'avivage des fibres, la transformation ultérieure des fils. En général, on utilise comme agents de préparation et d'avivage des émulsions aqueuses d'huiles, de graisses ou de cires. Cette nécessité d'utiliser différents agents de préparation et d'avivage, de compositions distinctes selon leur utilisation, lors de la fabrication ainsi que lors de la transformation en textiles de matières fibreuses, pose de sérieux problzzes dans la pratique industrielle. Or, la Demanderesse a trouvé qu'il était possible d'utiliser avantageusement, comme agents de préparation et d'avivage pour des fibres synthétiques et des fils sans fin, fabriqués selon le procédé de filage par extrusion, des solutions aqueuses contenant des composés répondant aux formules suivantes dans lesquelles R R est un reste alkyle ayant de 12 à 22 atomes de carbone, de préférence de 16 à 20, R1, 2 et R3 représentent chacun un atome d'hydrogène ou un reste méthyle et M est un équivalent-d'un-métal alcalin ou alcalino terreux, de l'aluminium ou d'une base organique. Dans la solution des agents de préparation et d'avivage, les trois composés de formules I, Il, III sont présents simultanément. Les N-acyl-morpholinones-(2) de formule I et la forme ouverte de ces composés, les N-acyl-N-ss-hydroxy~alkyl-N- carboxyméthyl-amines (ou N-acyl-N- ss -hydroxyalkyl-glycocolle) de formule Il sont en équilibre. Selon l'utilisation de ces agents de préparation et d'avivage, il est possible de déplacer cet équilibre de l'un ou l'autre coté.Ainsi, on peut favoriser l'ouverture du noyau des morpholinone-s pour obtenir les composés de formule Il, en présence d'eau, par addition dosée de bases minérales ou organiques, en particulier dshydro- xydes alcalins ou alcalino-terreux, d'hydroxyde d'aluminium, de mono-, di- ou tri- éthanolamine ; il se forme simultanément les sels correspondants des N-acyl-N-ss-hydroxy-alkyl-IV-carboxy- méthyl-amines. La quantité de base utilisée doit être inférieure à la quantité théorique nécessaire à la saponification complète des morpholinones qui conduit aux sels de formule III. On déplace l'équilibre de l'autre coté, vers la formation des morpholinones, par déshydratation, par exemple par séchage des matières fibreuses traitées avec les agents de la présente invention. Dans le procédé de la présente invention, le pH des bains de traitement contenant les N-acyl-marpholinones-( 2) va de 6 à 8 environ, en particulier de 6,8 à 7,6, afin d'atteindre l'équilibre avec les N-acyl-N-ss-hydroxy-allcyl-lN-carbo- xyméthyl-amines de formule Il. De préférence, on mesure la quantité des bases à ajouter de façon à ce qu'elle suffise pour la saponification et la salification d'environ 1/3 de la N-acyl-morpholinone-(2) utilisée comme matière de départ pour faire les solutions. Dans les conditions normales de l'opéra- tion, il y a équilibre dans la#solution de l'agent de préparation, lorsque les quantités des 3 composés de formules I, Il et III sont à peu près égales.Cependant, il est possible d'augmenter ou de diminuer la quantité de la base selon les exigences de la technique, afin de déplacer l'équilibre vers ia forma; tion ou la dégradation des N-acyl-morpholinones-(2) de formule I. Les N-acyl-morpholinônes-(2) de formule I, utili suées comme matières de départ pour la fabrication des agents de préparation et d'avivage selon la présente invention, peuvent etre obtenues, avantageusement à des temperatures comprises entre 60 et 120 C, en présence d'un agent fortement alcalin, comme par exemple les hydroxydes alcalins, par réaction de la mono-éthylamine ou d'une mono-alkylamine ayant de 3 à 5 atomes de carbone, les groupes amino et hydroxy étant placés sur des atomes de carbone voisins, avec un faible excès molaire d'acide acétique halogéné. Puis on ajoute à une solution aqueuse du pro. duit réactionnel ainsi obtenu, à des pH compris entre 9 et 12 environ, un halogénure d'acide alcane-carboxylique ayant de 12 à 22 atomes de carbone environ, puis on acidifie le mélange à un pH de 1 à 3, on lave le produit de réaction jusqu'à neutralité avec de l'eau ou une solution aqueuse de chlorure de sodium et on le transforme par chauffage, le cas échéant sous pression réduite, en N-acyl-morpholinone-(2) correspondante.Des alcanolamines appropriées pour la préparation de N-acyl-morpholinones-(2) sont, en dehors de la mono-éthanolamine, par exemple le 2-amino2-di-méthyl-éthanol-1, le 2-amino-1 .2-di-méthyl-éthanol-1, le 2-amino-1-méthyl-éthanol et le 2-amino.2-méthyl-éthanol. Comme halogénures d'acides gras on peut citer ceux qui dérivent d'acides alcane-carboxyliques ayant de 12 à 22, de préférence de 16 à 20 atomes de carbone, mais on peut également utiliser les halogénures d'acides gras naturels ou synthétiques ou de mélange d'acides gras existant dans la nature, dont la plus grande partie possède un nombre d'atomes de carbone contenu dans les limites précédentes. En raison de leur obtention facile, on préfère les chlorures des acides alcane-carboxyliques cités. La préparation des N-acyl-morpholinones-(2) est décrite, par exemple, dans les brevets anglais NO 1 063 364 et 1 128 339. Quand on utilise les préparations de la présente invention comme agents de préparation au filage, il est bon de les appliquer sur les fils directement après qu'ils ont été filés à partir de la matière fondue, à la fin de leur passage par le tunnel de filage. L'application peut être effectuée de n'importe quelle manière en général à l'aide de rouleaux immergés dans la solution de l'agent de préparation. Celle-ci est complétée en continue par une solution contenue dans un récipient de réserve et, le cas échéant, elle est transvasée par une pompe en mme temps que la solution de réserve, afin d'obtenir une meilleure homogénéisation. Les fils enduits par l'agent de préparation au filage et encore huDides, sont d'abord déposés ou enroulés comme d'habitude ou sont traités directement, selon les procédés ultérieurs de transformation. Afin d'égaliser les différences d'humidité qui peuvent éventuellement se produire pendant le stockage, on fait passer les fils encore une fois dans une solution de l'agent de préparation obtenue selon la présente invention, avant leur transformation ultérieure. Ensuite, ils sont exprimés et soumis par exemple à ltétirage, au frisage, au séchage ou, le cas échéant, au découpage. Cette deuxième solution de l'agent de préparation peut avoir la même constitution que l'agent de préparation pour le filage. Cette deuxième préparation pour le finissage après filage est avantageusement appliquée par immersion des matières fibreuses dans le bain de préparation, car il est préférable que le contact soit le plus long possible. Pour cette raison, on fixe la période d'immersion à au moins 3 secondes, de préférence 5 à 20 secondes environ.Pour imprégner les matières fibreuses plus rapidement, on maintient ce deuxième bain de préparation à une température modérément élevée, de préférence entre 20 et 600C environ. La concentration des solutions de préparation de la présente invention peut varier dans de larges limites. En général, on utilise les 3 composantes des préparations de la présente invention à une concentration totale d'environ 0,2 à 2,0% en poids. Les couches des agents de préparation de 11 invention doivent représenter au total, de 0,05 à 0,5 % en poids environ de préférence de 0,1 à 0,3 % en poids,des substances sèches. L'avantage essentiel des agents de préparation et d'avivage de l'invention réside dans le fait qu'ils peuvent être utilisés en composition égale aussi bien pour la première préparation de filage pendant la fabrication des fibres que pour les préparations ultérieures lors de la transformation des fibres, par exemple pour le finissage après filage ou l'avivage. Il est possible d'utiliser des préparations de l'invention de même composition dans les différents stades opératoires en raison de l'équilibre existant entre les composantes I et Il et de la possibilité de déplacer cet équilibre vers l'un ou l'autre côté par des mesures appropriées, par exemple en ajustant le pH, en élevant la température ou par déshydratation.Les matières fibreuses traitées avec les agents de préparation et d'avivage de la présente invention remplissent toutes les conditions pour que le. rendement de la transformation ultérieure soit optimum. Elle possèdent de bonnes propriétés de glissement pour une faible tendance à l'usure par frottement, un toucher excellent et un comportement anti-électrostatique extrêmement avantageux. En premier lieu, les fils sans fin et les fibres en hauts polymères synthétiques fabriqués par le procédé de filage par extrusion peuvent être traités avec les agents de préparation et d'avivage de la présente invention ; on applique surtout ceux-ci sur des fils et fibres en polyesters et polyamides linéaires. Les exemples suivant illustrent l'invention sans aucunement en limiter la portée. Les parties et pourcentages y sont exprimés en poids, sauf indication contraire. EXEMPLE 1 On file un produit de polycondensation de l'acide téréphtalique et de l'éthylène-glycol, par le procédé de filage par extrusion et on obtient 200 tubes capillaires de 14,8 deniers chacun. En aval de la filière et du tunnel de filage, les tubes capillaires passent à une vitesse de 1300 m/minute sur un rouleau de sorte que la couche d'agent de préparation appliquée est deO J5 te rouleau est immergé dans une solution aqueuse de l'agent de préparation qui est en circulation forcée avec un récipient de réserve et, par conséquent, est complétée en continu.La solution contient 0,4 % d'agent de préparation, constitué par 1 partie du sel sodique de la N-stéaroyl-N-ss-hydroxy-éthyl-N-carboxy-méthyl-amine, environ 1 partie de N-stéaroyl-N-ss-hydroxy-éthyl-N-carboxyméthyle et environ 1 partie de N-stéaroyl-morpholinone#(2). Cette solution a un pH de 7,4 + 0,2 à 20 C, valeur qui assure l'équilibre entre les deux composantes citées en dernier. Pendant l'opération, le pH doit être contrôlé contsriuellement et, le cas échéant, corrigé. Les fils filés et encore mouillés, sortant de 10 rou- leaux de préparation et avançant parallèlement, sont assemblés en un ruban serré puis déposés dans une botte. Etant donné que l'agent de préparation possède des propriétés antistatiques et des propriétés assurant la cohésion du fil, cette opération se déroule sans difficulté. Ensuite, on rassemble les rubans filés de 32 bottes et on les transforme sur une chaîne en continu. A l'entrée de cette chaîne, le câble, ayant maintenant un titre total de 967 200 deniers, passe pendant 10 secondes dans une cuve remplie de la même solution d'agent de préparation à 0,4 % citée plus haut et dont la température est de 500 C. Immédiatement après, on exprime le câble de fils en polyester et on ltétire de manière usuelle à 1700C, dans un rapport de 1 / 3,7. Ensuite, on frise la matière et on la découpe en flocons. Sur le flocon fibreux la couche d'agent de préparation est de 0,15 %. La fibre coupée ainsi préparée, rendue lâche par injection d'air et ayant une longueur de 75 mm, a d'excellentes propriétés au toucher et on la transforme facilement par le procédé de filage du fil peigné en-raison de son comportement anti-électrostatique, de son aptitude à devenir lâche et de sa faible tendance à l'usure par frottement. EXEMPLE 2 Un ruban de 289 tubes capillaires en polytéréphtalate d'éthylène-glycol, ayant un titre de 3,7 deniers chacun, passe, en aval de la filière et du tunnel de filage sur un rouleau immergé dans un bain aqueux de préparation, à une température de 200C. Ce bain contient au total 0,6 % d'un mélange de parties à peu près égales de N-stéaroyl-N-B-hydroxy-éthyl-N-carboxy-m amine, du sel sodique de ce composé et de N-stéaroyl-morpholinone (2). La couche de l'agent de préparation obtenue est de 0,2 %, pourcentage calculé sur la base des agents de préparation secs et par rapport au poids du fil. On assemble 30 de ces faisceaux de tubes capillaires, avançant parallèlement et encore mouillés, en un ruban dont le titre total est de 10 080 deniers, puis on les dépose dans une boute. On fait passer des rubans venant de 30 de ces bottes sur une channe en continu, où on les immerge d'abord pendant 8 secondes dans un bain d'agent de préparation, chauffé à 500C, dont la constitution est la même que celle du bain de préparation pour le filage décrit ci-dessus. On exprime ensuite le ruban ayant un titre total de 302 400 deniers et dont la couche sèche des agents de préparation est de 0,2 %. Ensuite, le ruban passe avec une vitesse d'entrée de 18 m/minute dans une zone d'étirage entre des rouleaux, où il est étiré à 1900C, puis il quitte cette zone à une vitesse de 65,7 m/minute. La couche séchée des agents de préparation confère au câble un comportement anti-électrostatique favorable. On peut rendre ce câble lâche sans la moindre difficulté. Ce câble est ensuite frisé, découpé et transformé par injection d'air en flocons. La fibre coupée dont la longueur est de 40 mm est facilement transformée dans la filature de coton. Grâce à la couche des agents de préparation elle résiste très bien à l'usure par frottement fil sur fil ou fil sur métal. REVENDICATIONS 1.- Des agents de préparation et d'avivage aqueux utilisés sous la forme de solutions aqueuses, contenant les composés répondant aux formules dans lesquelles R est un reste alkyle ayant de 12 à 22 atomes de car bone de préférence de 16 à 20, R1J R2 et R3 représentent chacun un atome d'hydrogène ou un reste méthyle et M M est L'équivalent d'un métal alcalin, d'un métal alcalino-terreux, de l'aluminium ou d'une base or ganique. 2.- Des agents de préparation et d'avivage aqueux selon la revendication 1, caractérisés en ce que les solutions ont un pH de 6 à 8 environ. 3.- Des agents de préparation et d'avivage aqueux selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que les composés des formules I, Il et III sont présents en quantités à peu près égales. 4.- Un procédé de préparation et d'avivage de fibres et de fils synthétiques qui ont été obtenus selon le procédé de filage par extrusion, procédé caractérisé en ce qúton applique sur les matières fibreuses des solutions aqueuses contenant, comme agents de préparation et d'avivage, des composés répondant aux formules spécifiées dans la revendication 1. 5.- Un procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les solutions ont un pH de 6 à 8 environ. 6.- Un procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, dans les solutions aqueuses, les composés des formules I, Il et III sont présents en quantités à peu près égales. 7.- Des fibres et fils synthétiques obtenus par le procédé de filage par extrusion qui ont été traités selon les procédés spécifiés dans l'une quelconque des revendications 4, 5 et 6.