Brevet FR2061574A1 — publié le 19710625

La présente invention, à laquelle ont participé Messieurs Willy HESS et Jean-François GAMAURY, concerne une nouvelle -technique de teinture en milieu anhydre de matériaux textiles à caractère basique, sous forme d'étoffes de toutes sortes : tissus tissés, non tissés, jersey, etc. On a déjà préconisé de substituer en tout ou partie à l'eau, traditionnellement utilisée dans les opérations de teinture des textiles, des solvants ou mélanges de solvants organiques. A cet effet, de nombreux types de solvants et plusieurs modes de teinture, par exemple selon des procédés dits "par épuisement" ont été décrits par des spécialistes de ce domaine. II a, en particulier, été décrit une technique selon Laquelle on impregne le matériau fibreux d'une solution ou dispersion de colorant dans un solvant organique apolaire et fait défiler le support ainsi imprégné dans une enceinte remplie des vapeurs dudit solvant. (Brevet français nO 1.444.332 du 4 Juin 1P65). Toutefois, ce procédé n'est applicable qu'à une catégorie limitée de colorants présentant un caractère lipophile à l'état dissous dans le solvant apolaire et n'est pas couramment utilisable pour la teinture de fibres textiles à caractère basique puisque les colorants des types acides ou acides métallifères, les plus souvent employés dans ce cas, sont pratiquement insolubles dans un tel solvant et présentent en outre un caractère hydrophile.Par ailleurs, I'emploi de tels colorants hydrophiles n'est envisagé, dans le procédé précité, que sous forme dispersée ou émulsionnée qui n'est pas applicable aux colorants du type acides ou acides métallifères. Enfin il est essentiel, dans le mode opératoire décrit, que le solvant apolaire utilisé pour le traitement à l état de vapeurs soit le meme ou du meme type que celui employé pour l'opération de dissolution ou dispersion des colorants. II a maintenant été trouvé une nouvelle technologie de teinture en continu d étoffes comportant des fibres à caractère basique qui échappe aux restrictions précitées et permet d'obtenir d'excellents résultats dans des conditions optimum de température, quantités de colorants et de bain de teinture et de récupération des milieux anhydres mis en oeuvre. Le procédé selon l'invention, qui s'analyse sous la forme dune combinaison de moyens dont certains sont connus alors que d'autres, pris isolément, sont nouveaux en soi, consiste essentiellement: a) à effectuer un foulardage du tissu dans un bain de teinture de faible capacité renfermant un mélange de solvants organiques polaires miscibles entre eux et choisis de telle sorte que les colorants utilisés soient insuffisamment solubles dans l'un à température ordinaire et solubles à chaud (solvant A), alors qu'ils sont solubles dans l'autre (solvant B) à toutes températures; b) à faire passer le tissu ainsi imprégné dans une enceinte fermée, portée à une température telle qu'à la sortie le solvant B soit éliminé, les vapeurs de ce solvant étant captées pour récupération ; c) à faire défiler le tissu dans une seconde enceinte fermée remplie des vapeurs d'un troisième solvant C non miscible à A, de point drébullîtion inférieur à ce dernier et dans lequel les colorants utilisés sont insolubles; d) à envoyer ensuite le matériau textile dans une troisième enceinte fermée, portée à la température d'ébullition de C ou l'on évapore et récupère ce- dernier ;; e > puis, après refroidissement et rinçage rapide dans un solvant approprié pour éliminer les particules de colorants non fixées et les quantités résiduelles de A, à faire circuler le tissu dans une quatrième enceinte cl,auffée de façon à éliminer et récupérer te solvant de rinçage et, finalement, à enrouler le tissu teint, alors prêt à l'emploi. Dans la première étape du procédé de l'invention le tissu est.mis en contact pendant un temps très court avec une faiblie quantité de ba-in de teinture, sans que l'on ait à tenir compte des possibilités d'absorption des colorants par les fibres, de la concentration de ces derniers ou, dans le cas de mélange de colorants, des dif férences d'affinité pour les fibres qu'ils peuvent présenter entre eux dans les condi tions de teinture. En effet, l'utilisation des deux solvants A et B précités tels que définis ci-dessus et miscibles entre eux de façon à n'avoir dans le bain de teinture qu une seule phase liquide homogène permet d'éviter, lorsqu'on foularde à la tem pérature ordinaire, une "montée" des colorants sur les fibres du tissu à teindre. Ainsi suffit-ii d'alimenter le bac de foulardage avec la seule quantité de solution de colorant(s) susceptible d'autre entrninée physiquement par le tissu sans autre souci que le maintien d'un niveau suffisant. Par ailleurs, du fait que le solvant B est choisi de telle sorte que son point d'ébullition soit nettement plus bas que celui de A, le simple passage du tissu dans la première enceinte fermée, portée à une température telle qu'à la sortie de ladite enceinte tout le solvant B soit éliminé (ce dernier pouvant d'ailleurs être récu péré par condensation de ses vapeurs ou par tout autre moyen) permet que le tissu se trouve, lors de la troisième phase du procédé,en la seule présence du solvant A. Selon la troisième phase du procédé de l'invention le tissu traverse la se conde enceinte remplie des vapeurs du solvant C défini ci-dessus. Dans ces con ditions, le tissu atteint une température à laquelle les colorants deviennent par faitement solubles dans le solvant A et sont absorbés par les fibres. L'enceinte est de préférence munie à son sommet de tubes réfrigérants qui permettent de conden ser le solvant C sur la source de chaleur destinée à l'évaporer et située à la base de ladite enceinte. Une condensation du solvant C se produit ainsi sur les fibres c'est à ce stade qu'intervient la propriété essentielle du solvant C de ne pouvoir dissoudre les colorants et de n'etre pas miscible au solvant A.Sans cette double propriété, ie solvant C entraînerait le colorant lors de la condensation d'où une diminution de rendement de ce dernier et le risque d'obtention d'une teinture "coulée". Il est parfois avantageux, dans certains cas, d'adloindre au solvant C un compose organique anhydre dont les vapeurs permettent d'améliorer la fixation des colorants, comme par exemple l'acide acétique glacial. Après passage dans une autre enceinte chauffée, attenante à la précédente et portée B la meme température1 ou l'on élimine les dernières traces de C entrai- nées par le tissu, ce dernier est refroidi par passage sur un tambour froid puis intro duit dans un foulard de rinçage rapide garni d'un solvant organique miscible à A et apte à dissoudre rapidement à froid les particules de colorants non fixées, tel que notamment le solvant B. Il suffit ensuite de faire évaporer ce solvant de rinçage, généralement peu souillé, dans une enceinte chauffée annexée au foulard de rinça- ge et munie d'un dispositif de captation. Dans le cas où il s'agit du solvant B, ce dispositif est de préférence relié à celui de la première enceinte pour regrouper la totalité de ce solvant récupéré dans l'ensemble de l'opération. Le procède ci-dessus décrit peut etre mis en oeuvre avec toute la série des colorants acides acides métallifères l--l, acides métaflifères 2-1 les pius couram ment utilisés pour la teinture des fibres a caractère basique. Ces colorants sont avantageusement utilisés sous leur forme acide libre. Dans le cas de certains colorants, et selon une variante du procédé de l'invention, il est possible de supprimer dans le bain de teinture le solvant B lorsque la solubilité des colorants à froid dans le solvant A est suffisante mais à condition, évidemment, qu'à cette température les colorants dissous n'aient pas d'affinité pour les fibres à teindre. Dans de tels cas, le procédé se réduit donc à une application à froid au foulard de la solution de colorants dans A puis au passage dans l'encein- te rempLie des vapeurs du solvant C et enfin dans le foulard de rinçage. Ce dernier peut être effectué à l'aide du solvant A ou avec un solvant plus léger comme ex pliqué ci-dessus. On peut mettre en oeuvre comme solvant A un polyalcool aliphatique com me par exemple l'éthylène glycol, comme solvant B un monoalcool aliphatîque tel que l'éthanol alors que le solvant C est constitué de préférence par un hydrocarbure halogéné comme le perchloréthylène. II est également possible d'utiliser dans chaque cas des mélanges de monoalcools, polyalcools et hydrocarbures halogénés. Comme dit ci-dessus, les solvants A et B sont choisis de telle sorte qu'ils soient miscibles entre eux en toutes proportions et que leurs points d'ébullition soient suffisamment éloignés pour permettre une récupé-ration séparée. Au contraire, les solvants A et C doivent être non miscibles de façon à éviter la souillure de la phase liquide du solvant C dans la troisième phase du procédé. Ces solvants peuvent toutefois former des azéotropes - comme c'est le cas pour I-es mélanges perchior- éthylène-éthylène glycol - d'ou' l'on peut récupérer les constituants par distilla tion.Enfin, les solvants B et C peuvent entre, ou non, miscibles en toutes propor tions et il importe peu qu'ils puissent former un azéotrope, le solvant B devant etre totalement éliminé avant passage du matériau textile dans l'enceinte de vapo risation du solvant C. Dans l'hypothèse de la vacante précitee où le solvant B est supprimé, les caractéristiques respectives des solvants A et C doivent naturelle ment demeurer inchangées. L'invention sera mieux comprise par référence aux-dessins schématiques des figures 1 et 2 qui illustrent deux modes, non limitatifs, d'appareillages suscep tibles d'être utilisés pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Sur ces figures, O représente le rouleau initial d'étoffe à teindre. Après passage dans le foulard d'imprégnation 1 contenant le ou les colorants et le meian ge de solvants A-et B à la température ambiante, te tissu passe dans-l'enceinte chauffée 2 d'où sortent les vapeurs du solvant B, puis dans l'enceinte 3 remplie des vapeurs du solvant C qui sont condensées par les tubes réfrigérants 3-1 et régé nérées par le poste de chauffage 3-2. Le chiffre 4 représente l'enceinte de vapori sation de C alors que 5 est le rouleau réfrigérant et que 6 correspond au foulard de rinçage (par exemple à 3 rouleaux) contenant le solvant B à la température ambiahte, louant le rôle d'agent de rinçage.Après vaporisation de B dans l'en ceinte 7 (les vapeurs issues des enceintes 2 et 7 étant regroupées, récupérées après condensation puis recyclées) le tissu téint est enroulé sur le mandrin final 8. Les exemples suivants montrent comment l'invention peut eNre mise en pra tique dans l'un ou l'autre des dispositifs ci-dessus décrits. Exemple 1 On On a effectué une teinture en continu d'une oitle enpolyamide 6 de 100 g/m2 et de largeur-100 cms à l'aide du colornntÇl-. Bleu acide nO 129 sous forme d'acide libre et en utilisant-comme- sol\rcxnfs A : éthylène-glycol B: éthanol C: perchioréthylène Après avoir fait passer le tissu dans le bac de foulardage (1) à 2 rouleaux, rempli de 30 litres d'un mélange, à température ambiant, de 500 parties en volume d'éthylène-glycoi et de 500 parties (volume) d'une solution.à 20 gfl du colorant précité dans l'éthanol on a finit passer l'étoffe successivement dans l'enceinte (2) portée à 600C, cette température étant pratiquement suffisante pour qu'à la sortie de l'enceinte tout le solvant B soit évaporé, ceci à cause de Ba présence dans ladite enceinte d'un courant d'air capté.Le tissu passe ensuite dans l'enceinte (3) remplie de vapeurs de perchloréthylène puis dans (4) I'une et l'autre étant maintenues à 1200C. Après passage sur le rouleau réfrigérant (5) maintenu vers 200C par circulation d'eau froide, on a effectué le rinçage dans le bac (6) à 3 rouleaux, de 72 litres de capacité, rempli d'éthanol à température ambiante, constamment renouvelé par trop-plein et pompe de circulation. Puis on a fait circuler l'étoffe dans l'enceinte (7) et on a récupéré en fin de chaîne sur le rouleau (8) le tissu de polyamide d'une belle nuance unie d'un bleu très vif.L'analyse n a révélé aucune trace d'éthylène-glycol sur le tissu, L'opération avait duré en tout 3 minutes depuis la sortie du foulard (1) et les solvants B et C pouvaient être récupérés et recyclés pratiquement tels quels pour des opérations de teinture similaires. Exemple 2 On a opéré dans les mêmes conditions et dans le même appareillage qu'à l'exemple 1 en effectuant la teinture en continu d'un sergé 100 % laine de 210 g/m2 en largeur de 140 cms et en utilisant - comme colorant : le C. 1. Bleu Acide 25 sous forme acide ; - comme solvants : I'éthylène-glycol, l méthanol et un mélange de perch-lor- éthylène et d'acide acétique (15 parties en poids d'acide acétique glacial pour 100 parties de perchloréthylène). Le bain de teinture renfermait un mélange, à température ambiante, de 500 parties (en volume) d'éthylène-glycol et de 500 parties (volume) d'éthanol contenant 15 9/1 du colorant précité. Après une durée totale de 3 minutes 1/2 (dont 2 minutes 1/2 dans l'enceinte 3) on a obtenu en (8) un tissu ayant un coloris bleu moyen vif présentant d'excellentes solidités. En opérant selon le procédé traditionnel par épuisement avec la meme quantité de colorant utilisé en milieu aqueux, il aurait faillu plus d'une heure pour effectuer l'opération de teinture. Exemple 3 On a travaillé selon le même processus qu'à l'exemple 1 en effectuant la teinture en continu d'un tissu de soie naturelle de 85 g/m2 en largeur de 120 cms. On a mis en oeuvre - comme colorant 4 le C. I. Rouge Acide 145 sous forme d'acide libre - comme solvants : un mélange d'éthylène-glycol et de glycérol (solvant A) un mélange de méthanol et éthanol (solvant B) du perchloréthylène (solvant C) auquel on avait ajouté 15 parties (en volume) d'acide propionique pour 1000 parties de perchloréthylène. Le bain de teinture renfermait à température ambiante 1000 parties (volu me) du mélange des solvants A et B précités (à raison de 250 parties de méthanot pour 250 parties d'éthanol et 330 parties d'éthylène-glycol pour 170 parties de glycérol) et 15 parties de colorant. Après une durée de teinture de 2 minutes seulement ou a obtenu un tissu présentant un coloris orangé très vif et ne manifestant aucun dégorgement lors des lavages du type a selon le code européen. de solidité des teintures. REVENDICATlONS 1) Procédé de teinture en continu de matériaux textiles à caractère basique en milieu anhydre selon lequel a) on effectue un foulardage du tissu dans un bain de teinture de fr-'ible capa cité renfermant un mélange de solvants organiques polaires miscibles entre eux et choisis de-telie sorte que tes colorants utilisés soient pratiquement insolubles dans l'un à température ordinaire mais solubles a la température de leur développement (solvant A) alors qu'ils sont solubles dans l'autre à toutes températures (solvant B) ;; b) on fait passer le tissu imprégné dans une enceinte fermée portée à une tem pérature telle qu'à la sortie le solvant B soit éliminé, les vapeurs de ce solvant étant captées pour récupération ;; c) on fait défiler le tissu dans une seconde enceinte fermée rerspîie des vapeurs d'un troisième solvant C non miscible à A, de point d'ebullition inférieur à ce dernier et dans lequel les colorants utilisés sont insolubles d) on envoie ensuite le matériau textile dans une troisième enceinte fermée portée à la température d'ébullition de C où l'on évapore puis récupère e dernier ;; e) puis, après refroidissement jusqu'sa température ambiante et rinçage dans un solvant approprié, on tilt circuler le tissu dans une quatrième enceinte chauffée destinée à la vaporisation puis récupération du solvant de rinçage, après quoi le tissu teint est enroulé sur bobines pretes à l'utilisation. 2) Procédé selon 1) dans lequel le foulardage est effectue dans un bac de faible capacité où le matériau textile est simplement imprégné du boin de teinture sans monfée des colorants sur les fibres. 3) Procédé selon 1 et 2) où les solvants A et B sont miscibles entre eux, B ayant un point d'ébullition pius bas que A. 4) Procédé selon 1, 2 et 3) dans lequel A est un polyalcool aliphatique comme i'éthylène-glycol alors que B est un monoalcool tel que l'éthanol et que C est constitué par un hydrocarbure halogéné comme le perchloréthylène. 5) Procédé selon I, 2 et 3) dans lequel A est un mélange de polyalcools alip.ǎ- tiques, B un mélange de monoalcools aliphatiques alors que C est un mélange d'ydrocarbures halogénés. 6) Procédé selon 1, 2, 3, 4 et 3)dans lequel le solvant de rinçage est constitué par le solvant B. 7) Procédé selon 1, 2, 3, 4, 5 et 6) dans lequel le solvant B est récupéré à la sortie des enceintes de vaporisation dudit solvant alors que l'enceinte où es: vaporisé le solvant C est munie en ssn sommet de systèmes de réfrigération de façon à faire circuler C en continu dans ladite enceinte. 8) Procédé selon 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7) mis en oeuvre avec tous les types de colorants acides et acides métallifères, habituellement utilisés pour la tein ture des fibres à caractère basique, ces colorants étant avantageusement employés sous leur forme acide libre. 9) Modification du procédé 1) selon laquelle on supprime, dans le cas de cer tains colorants solubles à froid dans le solvant A, l'utilisation du solvant B, auquel cas l'enceinte de vaporisation de B est également supprimée.