Brevet FR2108030A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un nouveau fil texturé ayant des caractéristiques anti-électricité statique. La présente invention concerne également des tapis ou moquettes ayant essentiellement les caractéristiques de la fibre prédominante, à l'exception d'une tendance à une diminution'sensible de l'accumulation des charges électrostatiques. Un certain nombre de tentatives ont été faites pour produire un fil anti-électricité statique-, c'est-à-dire un fil ayant moins tendance à accumuler les charges électrostatiques. Entre autres, il a été tenté dans le passé d'utiliser des agents de traitement des fils, d'introduire des additifs dans le composant fibrogène fondamental du fil, d'incorporer dans les faisceaux du fil des filaments ou brins métalliques et d'enduire les fibres et filaments de pellicules métalliques.La modification de la composition fibrogène fondamentale et le traitement des fils par divers agents, tout en offrant une certaine amélioration, n'aboutissent qu'à une anélicration limitée, peuvent dépendre beaucoup de l'humidité/leur effet disparaît souvent pendant la première année d'utilisation du fil. L'application de brins métalliques dans les fils (par exemple pour des tapis) présente un certain nombre de difficultés importantes. lie brin métallique est extrtmement difficile à dissimuler et affecte beaucoup l'aspect du fil. lies propriétés physiques du brin métallique diffèrent beaucoup de celles des autres filaments du fil et les caractéristiques d'usure etla main du fil sont très différentes. la présence du fil dans un tapis, en particulier s'il est doublé, peut faire apparaître des rayures importantes dans le tapis au cours de son usage, ainsi que pendant la teinture. Les caractéristiques des filaments métalliques ont tendance à se rompre en cours d'usage en formant des débris métalliques qui se répandent dans le tapis.Les brins métalliques s, si conducteurs qu'on risque je sont Si conducteurs qu'or risque de surir un choc éleclrA eJtabis entre en contact avec une source de courant domestique , par exemple à cause d'un cabrage défectueux. Etant donné que les filaments métalliques ne peuvent pas entre facilement texturés de la même manière par exemple qu'un filament de "Nylon", il est courant de doubler les filaments métalliques avec le fil du tapis. Ceci donne un fil dans lequel les fibres métalliques sont noyées et à découvert ; les brins métalliques noyés sont absolument incapables de réduire l'électricité statique et les brins métalliques à découvert sont facilement endommagés par l'usage normal du tapis. Bien que divers filaments revêtus de métal soient connus en pratique, les caractéristiqnes de tels filaments-sont telles qu'ils sont combinés avec des fils après formation des filés et ainsi, le doublage est le moyen utilisé pour combiner la fibre revêtue de métal avec le fil. lies problèmes que pose une telle structure sont essentiellement les m'emes que ceux décrits pour le doublage de brins métalliques dans les fils de tapis. On a découvert maintenant que des matières filamenteuses peuvent être tricotées pour former une étoffe ; l'étoffe ainsi formée peut être alors métallisée par diverses techniques connues en pratique et le tricot métallisé peut être défait pour donner une fibre frisée recouverte d'une pellicule métallique qui est conductrice sur toute sa longueur. En outre, la fibre métallisée provenant d'un tricot défait est texturée, -c 'est-à-dire que le fil revêtu d'argent présente une frisure distincte et peut etre un filament combiné avec d'autres filaments texturés pour former un filé dans lequel les filaments sont entrelacés d'une manière cohérente, à la distinction des fils doublés utilisés dans le passé.La fibre métallisée ainsi texturée résiste beaucoup mieux à une séparation du filé texturé du tapis, contrairement aux fibres métallisées non texturées utilisées de la même manière. lie filament conducteur est principalement caractérisé par les proprié tés du substrat et présente généralement le même module que le reste du fil du tapis. Ceci non seulement contribue à la durabilité en service, mais a également tendance à réduire au minimum la migration du filament conducteur hors du filé à la surface supérieure du tapis ou dans les filés verts la-base.Lorsque la fibre a généralement le même denier que les autres composants fibreux du fil, elle est essentiellement invisible-dans le tapis terminé et le reste pendant son usage. lie revêtement métallique, en particulier s'il est en argent, tend à réfléchir les couleurs des fibres teintes se trouvant près de~lui. lie processus d'entrelacement place la fibre conductrice juste sous la surface du fil du tapis où ses propriétés anti-électricité statique peuvent être utilisées au mieux. Contrairement au brin métallique, le fil métallisé n'est pas suffisamment conducteur pour présenter un risque de choc au cas où le tapis entre en contact avec un blager3éfectueux. Le "Nylon" métallisé ne peut pas transporter de si grandes quantités de courant et l'effet thermique d'un tel courant aurait tendance à faire fondre le substrat, ou à le détruire d'une autre manière, en coupant ainsi le circuit. Aux fins de la présente invention, on peut utiliser tout métal non toxique et stable à l'oxydation, par exemple le nickel, le cuivre, l'aluminium, l'argent, l'or, le platine et l'étain. lie processus est applicable à l'un quelconque des fils utilisés dans les tapis, comprenant la laine, le "Nylon", un polyester et des polyoléfines telles que le polypropylène. Chacune de ces matières peut être métallisée par l'un quelconque des divers modes opératoires connus en pratique. lies techniques préférées utilisent un traitement par voie humide, c'est-8-dire que l'étof- fe tricotée du substrat désiré est plongée dans un bain de sel du métal à déposer en présence d'un agent réducteur pour le composant métallique du sel.Normalement, le substrat est préalablement sensibilisé pour garantir une métallisation efficace de l'étoffe. On peut illustrer ce qui précède en déposant de l'argent sur du "Nylon" à partir d'un bain aqueux de nitrate d'argent et de formaldéhyde ; le substrat en "Nylon" est normalement sensibilisé avec un sel d'étain tel que le chlorure stanneux. Bien que le traitement par voie humide soit préféré dans la mesure ou le bain d'argentage peut pénétrer plus facilement dans l'étof- fe et ainsi, garantir un placage m8me aux points de croisement des fibres, on peut aussi utiliser d'autres techniques. Par exemple, on peut avoir recours à des techniques de bombardement pour appliquer le métal à l'étoffe tricotée. D'une manière surprenante, on a constaté que ces techniques sont également capables d'appliquer un enduit essentiellement continu du métal sur la fibre malgré la présence des points de croisement des fibres de l'étoffe. I1 convient de noter que lorsqu'on mentionne un enduit continu, il ne faut pas comprendre que l'enduit est uniforme autour de la circonférence de la fibre enduite ou même que 1' enduit est déposé d'une manière uniforme le long de la fibre. Cependant, l'expression est destinée à faire comprendre que les fibres sont conductrices sur la majeure partie de leur longueur, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de ruptures du trajet électrique suffisamment nombreuses pour que la résistance d'une partie de 3,8 cm de la fibre dépasse un million d'ohms.En général, la résistance des filaments conducteurs incorporés dans les fils de la présente invention est de l'ordre de 120 ohms/cm, bien qu'une résistance sensiblement grande puisse être tolérée sans que ce soit aux dépens des caractéristiques anti-électricité statique du fil final. Le filament revêtu de métal utile aux fins de la présente invention doit pouvoir être bouilli dans de l'eau désionisée pendans deux heures sans augmentation importante de la résistance électrique du fil. De préférence, la résistance ne doit pas dépasser 4000 ohms/cm à la fin du traitement à l'eau bouillante. Dans le processus préféré de l'invention, la fibre revêtue de métal peut être soumise à un traitement de 30 mn à 820C dans un bain aqueux contenant 0,5 % en poids de laurylsulfate de sodium et une quantité suffisante de tripolyphosphate de sodium ou de phosphate trisomique pour atteindre un pH de 9, suivi de deux heures dans une solution bouillante d'acide acétique à un pH de 5 sans que la résistance électrique dépasse 4000 ohms/cm. On notera dans les exemples que la résistance est généralement inférieure à 400 ohms/cm. Les processus connus de la technique antérieure pour métalliser des fibres peuvent autre utilisés comme décrit plus haut. Cependant, des précautions sont nécessaires en utilisanices techniques de manière à pouvoir obtenir une fibre métallisée capable de passer avec succès les essais décrits plus haut ; et même dans ce cas il est difficile d'obtenir de tels résultats sur une base de reproduction sensiblement constante. L'exemple suivant décrit une technique qui peut entre utilisée pour l'argentage du "Nylon" afin d'obtenir un rev8tement d'argent ayant les caractéristiques désirées. EXEMPLE On tricote un fil de "Nylon 6" de 15 deniers sous forme d'un manchon continu sur un métier du type "C-B Tex " de Textile Machine orks comportant une tête de tricotage à 400 aiguilles à raison de 19,4 rangées par centimètre. lie manchon n'est pas fixé à chaud. On traite ensuite le manchon pendant 30 mn dans 30 parties en poids d'une lessive par partie en poids de "Nylon"; la lessive contient 5 o4 de t-octylphénoxypoly(9)éthoxyéthanol et 5 à de pyrophosphate tétrasodique par rapport au poids des fibres. On rince ensuite le manchon à l'eau froide jusqu a ce qu'il soit entièrement débarrassé de la lessive, puis on le sèche à ltair. On métallise le manchon séché jusqu'à ce qu'il soit recouvert d'un revêtement de 14 efo d'argent par rapport au poids des fibres, puis on le traite dans une lessive de la manière décrite ci-dessus pour le faire bouillir ensuite dans de l'eau pendant deux heures. Après séchage, on défait le manchon métallisé pour enrouler la fibre argentée, qui est frisée, sur un bobinoir à raison de 400 m environ par minute pour former des bobines coniques de 90, -Des échantillons des filaments présentent des résistances comprises entre 500 et 900 ohms par unité de longueur de la fibre de 3,8 cm. Dans un exemple particulier de la préparation d'une telle fibre, on sensibilise un manchon lessivé du type décrit plus haut en utilisant par exemple une solution de chlorure stannique anhydre dans de l'alcool éthylique dénaturé (1 g de sel pour 10 ml de la solution). On plonge le manchon pendant cinq minutes dans la solution de sensibilisation, le lave et le fait passer ensuite dans un bain d'argentage préparé en ajoutant successivement 6500 ml d'eau, 1,58 g de laurylsulfate de sodium-, 625 mi d'une solution de nitrate d'argent 0,30N, 612 ml d'hydroxyde d'ammonium normal, 160 ml d'acide acétique normal (pour porterlebain d'argentage à un pH de 9,0) et 371 ml d'une solution de formaldéhyde à 2,4 %0. On maintient le manchon dans le bain pendant 165 minutes en agitant occasionnellement, puis on le retire du bain, le rince à l'eau pour enlever la solution d'argentage et le sèche. lies fils obtenus de la manière décrite présentent d'excellentes caractéristiques permettant de les utiliser dans la fabrication de tapis durables anti-électricité statique. Les fibres métallisées peuvent etre incorporées dans le fil soit par entrelacement de la manière connue en pratique en entrelaçant les filaments texturés pour former un fil bouffant, soit en les dou blant dans le fil. Pour la plupart des tapis, le filant enduit ne doit pas dépasser 30 deniers environ, sinon la main et la nature du fil résultant change d'une façon importante. En général, il est préférable que le filament enduit présente sensiblement le même denier que les autres filaments du filé ou un plus petit denier.Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser des filaments métallisés de très petit denier, comme on le verra plus loin. Pour que le tapis final présente des caractéristiques antiélectricité statique désirées, il n'est pas indispensable que chaque fil du tapis contienne le filament anti-électricité statique. En outre, sans imposer de limitation au procédé ou au produit, il est inutile que les filés contiennent plus d'un filament enduit. EXEMPLE 2 Pour illustrer ce qui précède, on a préparé des échantillons de tapis avec un fil de "Nylon 6" de 2600 deniers contenant 140 filaments continus bouffants (de 18 deniers environ chacun). On a prépayé un fil anti-électricité statique avec les mêmes filaments de "Nylon" excepté que l'un des filaments est une fibre argentée de l'exemple 1. On a fabriqué les échantillons de tapis en les préparant tout d'abord uniquement avec le fil classique de "Nylon 6" comme témoin et on a préparé trois échantillons supplémentaires dans lesquels le fil contenant la fibre argentée était disposé respectivement dans une rangée sur cinq, dans une rangée sur neuf et dans une rangée sur treize. On a teint le tapis dans une cuve en utilisant un colorant acide vert , on l'a enduit d'un latex et recouvert d'un tissu de base en jute par des procédés classiques de fabrication des tapis. On a soumis les échantillons de tapis à une humidité relative de 35 % et à 290C à des essais dans lesquels une personne frotte les pieds vingt fois sur le tapis (en portant tout d'abord des semelles d'usure synthétiques, puis des semelles en cuir), en éliminant ensuite la tension par l'intermédiaire d'un électromètre pour mesurer la tension accumulée dans chaque échantillon. lies résultats de ces essais sont indiqués sur le tableau I. TABLEAU I Accumulation d'électricité statique par frottement des pieds, volts Semelles Semelles Echantillon de tapis synthétiques en cuir "Nylon 6" témoin 12 000 16 000 Une rangée sur cinq 1 900 1 600 Une rangée sur neuf 2 800 2 800 Une rangée sur treize 3 700 3 200 EXEMPLE 3 On soumet un tapis produit comme dans l'exemple 2 à un essai d'usure comprenant 70 000 cycles de marche et on détermine ensuite l'accumulation de l'électricité statique. On lave alors les échantillons dans une machine à laver du commerce de manière à éliminer toute matière étrangère accumulée sur le tapis et on détermine la quantité d'électricité statique accumulée. Dans chacun des essais décrits, on utilise l'essai de "frottement des pieds" décrit dans l'exemple 2. lies résultats des essais sont donnés sur le tableau Il. 'TABLEAU II Accumulation d'électricité statique par frottement des pieds. volts Semelles Semelles Echantillon de tapis synthétiques en cuir "Nylon 6" témoin-initial 9 000 11 000 Une rangée sur cinq initiale 1 900 1 600 "Nylon" témoin après les cycles de marche 6 000 9 000 Une rangée sur cinq après les cycles de marche 1 500 2 000 "Nylon" témoin lavé après les cycles de marche 12 500 12 500 Une rangée sur cinq, lavée après les cycles de marche 1 900 2 500 EXEMPLE 4 On répète les essais des exemples 2 et 7 mais en les conduisant dans des conditions plus rigoureuses, à savoir à une humidité relative de 10 Xo et une température de 210C. lies résul tats d'essai sont essentiellement les mimes, en ne variant pas de plus de quelques eentaines de volts par rapport à ceux indiqués sur les tableaux I et II. EXEMPIE 5 lies essais de cet exemple sont essentiellement les mêmes que ceux de l'exemple 2, excepté que la fibre argentée est double dans le fil au lieu d'être enchevdtrée. lies résultatsIdes essais des tapis ainsi produits sont donnés sur le tableau III. TABLEAU III Accumulation d'électricité statique par frottement des pieds. volts Semelles Semelles Echantillon de tapis synthétiques en cuir "Nylon 6" témoin 12 000 12 000 Une rangée sur trois 800 900 Une rangée sur cinq 1 500 1 500 EXEMPLE 6 Cet exemple est essentiellement identique à l'exemple 3, excepté que le fil contenant la fibre argentée est le fil doublé utilisé dans l'exemple 5. lies résultats de cet essai sont indiqués sur le tableau IV (immédiatement après le cycle de marche). TABLEAU IV Accumulation d'électricité statique par frottement des pieds. volts Semelles Semelles Echantillon de tapis synthétiques en cuir "Nylon 6" témoin 9 000 9 000 Une rangée sur cinq (doublé) 4 500 5 000 EXEMPLE 7 La fibre argentée qui a été entrelacée avec le fil est découpée en tronçons de 30 cm et chacun des échantillons de fil est cod8: à l'aide noeuds pour l'identifier. On mesure la conductivité-des échantillons et on place ensuite les échantillons dans un broyeur à billes. On mesure la conductivté des échantillons au bout d'une demi-heure, une heure et ensuite toutes les quinze minutes pendant deux heures et quinze minutes. Bien que le broyage à billes ait eu pour effet de déchiqueter sévèrement les échantillons de fil, aucun d'eux ne manifeste une diminution de la conductivité. Dans les exemples, la fibre argentée n'a pas été utilisée dans tous les fils du tapis. D'après les résultats indiqués sur les tableaux, il est évident que des quantités importantes sont inutiles et seraient par conséquent trop conteuses. Cependant, l'utilisation d'une ou plusieurs fibres métallisées dans chaque fil du tapis entre dans le cadre de la présente invention. En particulier, lorsqu'il est souhaitable d'utiliser une fibre métallisée dans chaque fil, on peut incorporer un filament de denier beaucoup plus petit dans les filés par ailleurs classiques, ce qui a pour effet de mieux dissimuler sa présence sans altérer ses propriétés anti-électricité statique.Ainsi, par exemple, l'appli- cation d'une fibre de "Nylon" argentée de trois deniers, et des fils de tapis décrits dans les exemples (ce fil étant disposé dans chaque rangée du tapis) pour donner des caractéristiques anti-électricité statique sensiblement équivalentes à celles des exemples dans lesquels le fil contenant un filament argenté est disposé dans une rangée sur neuf. On a également constaté que les matières filamenteuses recouvertes d'argent décrites dans le présent mémoire peuvent être utilisées avantageusement sous forme discontinue dans des fils discontinus sans que les caractéristiques de conductivité subissent une modification importante.Outre les essais décrits plus haut, on a également éprouvé les échantillons de tapis selon les processus préconisés par l'organisme "American Carpet Institute's Technical Committee" le 19 août 1963, tels que "Test Method for Determining the Static Propensity of Carpets" et on a obtenu sensiblement les mêmes résultats que ceux donnés plus haut. Un avantage important de la présente invention se manifeste lorsqu'une fibre métallisée frisée est intimement entrelacée dans un fil destiné à être utilisé dans un tapis tuffeté. lies autres fibres du fil sont texturées, par exemple par frisage et la fibre métallisée frisée est mélangée d'une manière aléatoire dans le filé de façon que les filaments ne puissent pas se séparer facilement sans être rompus (ceci pouvant entre déterminé en maintenant un tronçon de fil par un bout, en plaçant la pointe d'un crayon dans le fil et en essayant de déplacer le crayon longitudinalement à travers le fil). On connaît en pratique divers procédés comprenant des procédés mécaniques et pneumatiques pour effectuer cet entrelacement des composants du fil.Le fil résultant peut Btre facilement tuffeté dans un tapis sans rupture importante du filament conducteur. lies effets combinés du frisage et de l'entrelacement donnent au filament conducteur une importante marge de sécurité par rapport aux aiguilles et/ou à ltopé- ration de tuffetage, qui n'a pas pu être obtenue avec d'autres types de filaments conducteurs. En outre, les tapis produits en utilisant de tels fils conservent les caractéristiques antiélectricité statique pendant de très longues périodes, apparemment à cause de la plus grande résistance des revêtements métalliques à l'abrasion. En conséquence, il ressort qu'un tapis tuffeté ayant des propriétés anti-électricité statique contenant une partie importante d'un fil intimement entrelacé dont un filament au moins est constitué par une fibre métallisée frisée, en particulier en "Nylon" argenté, constitue une forme de réalisation e2tremement importante de la présente invention. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de métallisation d'une fibre dans lequel un métal élémentaire est déposé sur ladite fibre à laquelle il adhère, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à tricoter la fibre non enduite sous forme d'une étoffe, à métalliser ladite étoffe et à défaire l'étoffe enduite de manière à obtenir la fibre sous forme frisée présentant un revêtement conducteur essentiellement continu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal élémentaire est déposé sur l'étoffe et en ce qu'un sel dudit métal est réduit dans une solution dans laquelle l'étoffe est immergée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal est l'argent, déposé à partir d'une solution aqueuse d'un sel d'argent qui est réduit par le formaldéhyde. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite étoffe est lavée à l'eau bouillante à la fin du processus de métallisation. 5. Tapis caractérisé en ce qu'il présente une accumulation d'électricité statique sensiblement inférieure à 10 000 volts, ledit tapis contenant une partie importante d'un fil dont l'un des filaments au moins est constitué par une fibre frisée recou-, verte d'un métal conducteur, ladite fibre conductrice présentant un module sensiblement identique à celui de la fibre du substrat et une résistance après ébullition pendant deux heures dans de l'eau désionisée qui sSt inférieure à 400 000 ohms par centimètre. 6. Tapis selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fibre frisée métallisée est en "Nylon" argenté. 7. Tapis selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre frisée métallisée présente une résistance inférieure à 4000 ohms par centimètre après avoir été soumisCpendant 30 minutes à 820C dans un bain aqueux contenant 0,5 % en poids de laurylsulfate de sodium et une quantité suffisante de tripolyphosphate de sodium, de phosphate trisodique ou de polyphosphate tétrasodique pour avoir un pH de 9, puis pendant deux heures dans une solution bouillante d'acide acétique à un pH de 5. 8. Tapis selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fibre frisée métallisée est de 15 à 20 deniers environ, le fil contenant la fibre frisée métallisée constituant de tO à 20 %o environ du fil utilisé dans le tapis. 9. Tapis selon la revendication 8 caractérisé en ce que la fibre frisée métallisée est intimement entrelacée dans le fil. 10. Fil de tapis, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par plusieurs fibres texturées intimement entrelacées dont au moins une ou une faible proportion, est constituée par des fibres métallisées frisées produites par le procédé selon la revendication 1.