Brevet FR2130403A1 — publié le 19721103

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication de fibres et de filaments en polymères d1acrylonitrile ayant de meilleures propriétés au salissement» Au cours de l'usage d'un article textile en fibres ou filaments naturels, de même qu'en cellulose régénérée et en fibres et filaments chimiques, comme par 5 exemple la laine, le coton, une polyamidi, un polyester, du polyacrylcnitrile, un salissement du textile se produit dans une mesure plus ou moins grande. Conme actuellement il ne paraît pas possible d'empêcher efficacement le salissement - reconnaissable à l'impression visuelle de "l'aspect sale" - le comportement au salissement d'un article textile, lors de l'appréciation de sa valeur à 10 l'usage, constitue un facteur non négligeable * ainsi, la souillure peut limiter l'aptitude à l'emploi d'un texsile du fait que se produit un changement d'aspect causé par le salissement qui ne permet plus l'utilisation de cet article d'aspect sale dans cet état, d'après le sens esthétique de l'usager considéré. L'estimation du degré de salissement se fait dans la plupart des cas de façon purement subjec-15 tive par jugement visuel, c'est-à-dire par la reconnaissance de l'étendue du salissement . Avec les nuances claires d'un textile, les salissures foncées qui apparaissent généralement se manifestent évidemment plus fortement que dans le cas des nuances foncées. C'est pourquoi, par exemple un recouvrement de parquet textile 20 de nuance sable, bleu clair, possède déjà après un temps d'utilisation relativement court un aspect salu, alors qu'un article correspondant en des tons plus foncés, tels que le vert sapin, le rouge vin, ne paraît pas sale ou moins sali dans les mêmes conditions, bien que sur les deux recouvrements de parquet se soit déposée la même quantité de souillure, ivec la tendance actuelle pour les textiles de nuance 25 claire dans les champs d'application les plus divers, il en résulte que le problème de la visibilité de la souillure revêt tout particulièrement de l'importance : les textiles dans les nuances claires sont manifestement plus sensibles au salissenent que les textiles dans des nuances plus foncées, Ce comportement défavorable d'un textile au salissement peut, comme indiqué ,}0 plus haut, être la cause d'une limitation des possibilités d'emploi du textile en question. Il s'avère donc qu'un emploi universel de textiles - sur la base du comportement au salissement défavorable dans certaines circonstances - n'est pas possible-dans tous les cas. La présente invention apporte un procédé de fabrication de fils et de fiores 72 imb4 21d04uj -2- en polymù vesd' acrylonitrile ayant un meilleur comportement au salissement. L'amélioration se rapporte aux textiles en filaments ou fibres de polyaorylonitrile, lesquels sont préparés par des procédés de filature connus en soi. L'objet de l'invention est donc constitué par un procédé de fabrication de fibres et de filaments textiles doués de propriétés améliorées au salissement en polymère de polyaorylonitrile fibrogène par dissolution du polymère dans un solvant, filature de la solution avec élimination du solvant, étirage ultérieur des filaments, qui se caractérise en ce qu'on ajoute à la solution du polymère un produit soluble dans le solvant considéré et dans l'eau, en une quantité de 0,5 à 10 % en poids par rapport au poids du polymère et en ce qu1après la filature , on enlève de nouveau ce produit par dissolution au cours d'un traitement de lavage des filaments. De préférence, le traitement de lavage se fait lors de l'étirage des filaments dans de l'eau bouillante» Ceci offre l'avantage considérable que pour le traitement de lavage, il ne faut pas d'installations supplémentaires et de ce fait, la dépense d'appareillage en l'occurrence n'est pas plus grande par rapport à un procédé de filature courant. Comme polymères d:acrylonitrile conviennent de préférence ceux qui contiennent au moins 85 % en poids d ' acrylonitrile sous une forme polymérisée» Comme comononères pour les polymères, on envinage tous les comonomères courants, comme les esters (méth)acryliques, etc» Les produits à introduire lors de la filature dans les filanents et à réextraire lors du traitement de lavage doivent remplir la condition d'avoir une bonne solubilité dans le solvant employé pour la dissolution du polymère de polyaorylonitrile, de préférence la dimétbylformamide, de même que dans l'eau. Les produits envisagea sont par exemple î 1. Les sels d'esters d'acide sulfurique de formule générale : R - 0 - SO^Na dans laquelle H représente un reste alcoyle ayant de préférence 8 à 18 atomes de carboneo 2 o Les polyoxyéthylè ne s de formule générale : H - 0 - (CH?-CH2-0)n-H dans laquelle n est de préférence un nombre de 20 à 500. 3. Les produits de réaction de la glycérine avec l'oxyde d'éthylène de formule générale z 72 09454 2130403 -3- CÎH -0-«3^-Ca^-0)p-H CH-0-(0H2-CI^«0)m-H m2-o~ ( cg, -o )n-H dans laquelle la somme r + m + il est de préférence un nombre de 9 à 45°* La quantité de produit à introduire à la filature et à réextraire s'élève à 5 0,3 - 10 % en poids, de préférence à 1 - 5 % en poids par rapport à la fraction polyaorylonitrile dans la solution de filatureo Les produits sont mélangés de manière homogène avec la solution de filature avant la filature» Après le traitement de lavage, les filaments possèdent ua aspect mat. Cette matité est produite par une ;-é flexion régulière plus élevée à la surface, créée sup-10 plémentairement, des espaces creux à l'intérieur du filament, qui se sont formés lors de la réextraction du produit incorporé à la filature» Les rayons lumineux entrant à l'intérieur du filament sont réfléchis sous forme de lumière diffractée. Ces espaces creux à l'intérieur du filament sont constatables en enrobant un morceau d'un filament fabriqué par le procédé conforme à l'invention drns de l'buil? 15 d'immersion, en l'occurrence l'indice de réfraction de l'huile d'immersion étant égal à celui d'un filament de polyaorylonitrile préparé sans incorporation à la filature, à savoir n^ = 1,516. Cr, tandis qu'un filament qui a été préparé sans incorporation à la filature est absolument invisible dans l'huile d'immersion, le filament fabriqué par le procédé conforme à l'invention est très visible en lumière 20 blanche, ce qui est attribuable à la lumière diffractée causée par les espaces creu;;.. Ainsi que l'essai de stabilité de ces espaces creux à l'intérieur de la fibre le montre, on ne constate pas après 2 heures de chauffage à 220°C de chute de l'intensité de lumière diffractée; un comportement analogue a été également constaté vis-à-vis d'un traitement à la vapeur de 15 minutes à 110°C« 25 La densité des filaments obtenus par le procédé conforme à l'invention est inférieure àl,106 g/cnP, ainsi que les mesures dans le chlorobenzène le montrent} la densité de filaments de polyaorylonitrile coriespondants, qui n'ont pas été traités, s'élève d'après les mesures dans le chlorobenzène à 1,181 g/eriP« Les propriétés technologiques des filaments et fibres fabriqués par le procé-30 dé conforme à l'invention correspondent complèterne ne à celles de filaments ou fibres de polyaorylonitrile non traités qui sont fabriqués par les procédés de filature utilisés en technique. Au tableau suivait, on compare maintenant quelques valeurs caractéristiques technologiques de filaments qui ont été fabriqués par le oroeédé de filature à sec, aux valeurs caractéristiques correspondantes de filaments qui ont 35 été obtenus par le procédé conforma à l'invention et également fabriqués par le procédé de filature à sec0 72 0V454 2130403 •4- Filaments obtenus par le procédé selon l'invention titre (dtex) résistance à la rupture («/dtex) allongement â la rupture w a) avec addition de 5 % de sel sodique du sulfate d'alcool dodécylique 4,3 3,0 22 b) avec addition de 1 % de polyéthylêne glycol, poids moléculaire moyen 6000, indice 0H = 16 - 20 4,5 2,7 23 c) avec addition de 3 % d'un produit de réaction de la glycérine avec de l'oxyde d'éthylène, poids moléculaire moyen 3000, indice QH = 68-72 4,6 2,9 22 • Filaments obtenus par le procédé usuel de filature à sec (essai camparafcif) 3,6 2,7 22 En vue de l'examen de la solidité à la lumière dea filaments fabriqués par le procédé conforme à l'invention, on irradie ceux-ci, de même que les filaments de comparaison, pendant 400 heures avec de la lumière au xénon (Xenotest de la Firme Heraeus). Au tableau suivant, on compare les valeurs avant et après 400 heures d'irradiation. Filaments obtenus par le procédé selon l'invention j Résistance â la rupture Allongement à la (g/dtex) rupture {%) avant après irradiation avant après irradiation a) avec addition de 5 % de sel sodique i du sulfate de dodécyle , 3,0 b) avec addition de 1 % de polyéthylêne i glycol, poids moléculaire moyen j 6000, indice CK = 16 - 20 2,7 c) avec addition de 3 % du produit de réaction de la glycérine avec l'oxy- i de d'éthylène, poids moléculaire | 2,9 moyen 3000, indicc GH = 68 - 72 ? Filaments obtenus par le procédé usuel de filature à sec (essai comparatif)> 2,7 23 ! 22,1 19s 0 Ainsi qu'on peut le voir par le tableaua les filaments préparés par le procédé selon l'invention aont aussi résistants envers la lumière de xénon que les filaments préparés par le procédé de filature à sec employé en technique. 72 09454 2130403 -5- Le comportement au salissement des filaments ou fibres se vérifie le mieux sur un article textile à grande surface fabriqué à partir de ceux-ci. Dans le cas présent on confectionne à cet effet des tricots à-partir des filaments ou fibres préparés par le procédé conforme à l'invention. 5 A titre comparatif , on utilise chaque fois un tricot de même construction en fibres ou filaments normaux, filés par le procédé de filature à sec. Principe du test de salissement î A. Les ré-émissions dans le cas présent Hq (%) de l'échantillon et de l'échantillon comparatif, exempts de préparation, sont mesurées. 10 E. Au moyen d'un dispositif,, on applique 1 mène quantité de salissure pigmentai-re sur l'échantillon et sur l'échantillon de comparaison. C. On mesure les ré-émissions à l'état souillé R (%) de l'échantillon et de s l'échantillon de comparaison. D. Les variations de ré-émission en % A de l'échantillon et de l'échantillon de s 15 cmparaison sont calculées d'après l'êq.uation 1 R - R s o A (%) = . 100 R O D'après les valeurs A de l'échantillon et de l'échantillon de comparaison, s 20 on constate le comportement au salissement de l'échantillon par rapport à celui de l'échantillon de comparaison. La mesure des valeurs de ré-émission R^, Rg en éclairage similaire à la lumière du jour se fait avec un photomètre de ré"émission électrique avec utilisation d'une lampe au xénon, d'un filtre Y et d'un filtre d'arrêt d'OT (pour empêcher la fluorés-25 cence de l'éclaircissant), avant et après le processus de salissement. Comme salissure, on utilise un mélange modèle à s 96.6 % de chamotte 2,0 % de noir d'oxyde de fer 1,0 % de jaune d'oxyde de fer 30 0,4 % de noir de carbone d'une grosseur de grain inférieure à 0,10 nm. La ré-émission de ce mélange de salissement est d'environ 13 %• Dans les exemples, on se propose d'illustrer de plus près le procédé conforme à l'invention de fabrication de filaments et de fibres textiles, de même q.ue leurs 33 propriétés, à l'aide de formes de réalisation préférées. Les stades de salissement 72 094S4 213040J -6- I, II et III ici sont à comprendre de. la manière suivante ï Le stade de salissement I correspond à une application de salissure qui confère au textile un aspect sale faible, mais néanmoins nettement reconnaissable. L'application de salissure du stade de salissement III produit un degré du 5 textile défini consne "très fortement sali". Le stade de salissement II se situe entre les stades de salissement I et III, aussi bien quant au dépôt de salissure q.ue de l'impression optique de salissement. Egemple 1. Dans un récipient à agitation, on dissout à 80°C dans 40,0 kg d'une solution 10 de filature de polyacrylonitrile (valeur K de Filcentscher, Cellulosechomie 13, p„ 58» (1932) = 85,6) dans de la diméihylformairide (fraction solide de polyacryloni-trile = 25 % en poids) tout en agitant 0,5 kg de sel rodique de sulfate d'alcool do-àécylique. Ceci correspond à une quantité ajoutée de 5 % ©n pcids par rapport à la fraction polyaorylonitrile» On force ensuite la solution à l'aide d'une pompe à un 15 débit d"alirontation d9 69,0 cn^/minute à travers 2 bougies filtrantes d'acicr inoxydable vers la filière, laquelle est montée au-dessus du puits de filature. Comme filière, on utilise une plaque annulaire circulaire à 48 trous de 0,175 11111 de diamètre individuel. La solution de filage très visq.ueuse est extrudé9 à travers la filière dans le puits de filature; dans le même sens de déplacement, on injecte 20 à 200°C de l'air chaud dans le puits chauffé à 205°C. Sous l'action de la chaleur, la diméthylformamide est éliminée de la masse de polymère filamentaire en voie de consolidation, elle est entraînée avec l'air hors du puits de filature et précipitée. A l'extrémité inférieure du puits de filature se produit le tirage à une vitesse de 350 m/minute. Les multifilaments ainsi obtenus ayant un titre brut dtex 25 570 f 48 sont étirés entre 2 cylindres dans de l'eau bouillante avec un degré d'étirage de 1 s 3,6, en l'occurrence, le cylindre avant la zone d'étirage opérant à 30 m/minute, le cylindre à l'arrière de la zone d'étirage à 108 m/minute. La longueur de la zone d'étirage est de 2 m. Le titre des multifilamer.ts étirés est dtex 158 f 48. 30 Les multifilaments sont façonnés en tricots à mailles étroites et soumis à un test de salissemento Au tableau suivant, on a rassemblé les résultats» 72 09454 2130403 -7- Pièce tricotée en filaments qui ont Pièce tricotée en filaments été filés avec addition ae 5 % de . qui ont été filés sans addi-sel sodique de sulfate d'alcool ■ tion j dodéeylique (échantillon) i (témoin) degré de salissement R iS) O ! R (fo) ! s As R 05) O j Rs(5° A (%) s I 85,5 j 78,8 - 7,8 83,6 1 75.9 - 9,2 II 85,0 j 70,6 -17,0 84,8 ! 60,9 -28,2 m 85,4 ! 66,2 -22,5 - 84,9 | 51,9 -38.9 10 Conrae on le voit d'après les valeurs mesurées du tableau, avec uue applica tion croissante de salissure (correspondant aux trois stades de salissemem;), la valeur du changement de ré-émission en % A dans l'échantillon est nettement plus S lente que la valeur Ag pour le témoin* Par conséquent, la pièce tricotée en filaments qui ont été fabriqués par le 15 procédé conforme à l'invention possède un comportement beaucoup plus favorable au salissement que la pièce tricotée en filaments qui ont été fabriqués par le procédé de filature à sec employé en technique, La pièce tricotée en filaments fabriqués par le procédé conforme à l'iinvtn-tion paraît nettement moins souillée que la pièce tricotée en filaments-témoins. 20 Exemple 2. De manière analogue au mode opératoire décrit à l'exemple 1, on file des filaments à partir d'un copolymère à 94.5 ^ d'acrylonitrile, 5 % d'acrylate de mé~ thyle et 0,5 % d'acide méthallylsulfonique. Comme additif , on utilise ici un polyéthylêne glycol ayant un poids moléculaire moyen de 6000 et un indice OH de l6-£0. 25 La quantité ajoutée s'élève ici à 1 % par rapport au poids du polymère» Les multi-filaments de titre dtex 158 f 48 sont doublés six fois après l'étirage et ils sont pourvus, suivant le procédé de bouclage en chambre à refoulement, à une vitesse de 30 m/minute et avec refroidissement à air. d'un bouclage à fines ondulations. Puis, a lieu le découpage des multifilaments bouclés avec un couteau rotatif à une lon-30 gueur de brin de 60 mm.; le titre de ces fibres filées est dtex 3»3» L'aspect est d'un blanc mato L'exaznen de quelques valeurs caractéristiques technologiques donne ce qui suit 1 72 09454 2130403 •»8— jrésistance à la rup-;allongement à la rup- •ture i 3? (g/dtex) j ture D (%) Fibres filées avec une addition de 1 % j de polyéthylêne glycol de poids molé- j culaire moyen 6000, indice 0H 16-20 i (échantillon ) ' 2,21 + 0,63 J-7,2 + 4,6 fibres filées sans addition (témoin) j 2,27 i 0,75 17,0 î 5.9 10 15 20 Les fibres ainsi fabriquées sont teintes en rose clair avec un colorant acide à affinité neutre, puis elles sont avivées avec 0,3 % d'applicatior d'un agent à action antistatique dans le but d'améliorer les propriétés de filature. Les fibres ainsi teintes et préparées sont alors filées suivant le procédé de filature du coton en un filé numéro 36/1. Sur une machine à tricoter à cotes fines (I5è division, ]5* 0)s on façonne le filé numéro 36/1 en un tricot. On examine le comportement au salissement du tricot. Comme témoin, on utilise de nouveau une matière, de même construction, en fibres q.ui ont été préparées par le procédé de filature à sec sans addition et qui ont été également teintes en rose clair avec le même colorant. Valeurs mesurées Pièce tricotée en fibres filées avec une addition de 1 % de polyéthylêne glycol de poids moléculaire moyen 6000, indice CE = 16-20 (échantillon) Pièce tricotée en fibres gui ont été filées sans addition (témoin) degré de salissement R0«) H (*) j A (%) R (%) o 3 O Rs (*) ab(*> i ii m 77,8 78,2 78,2 73,1 - 6,0 69,6 63,1 -11,0 -19,3 76.1 76.2 76,0 70tl 60,7 50,9 - 7,9 -21,7 -33,0 30 Sur le tricot de teinte rose clair très sensible à la souillure, an constate le meilleur comportement au salissement des fibres fabriquées par le procédé conforme à l'invention par rapport au témoin. Exemple 3» Par le même mode opératoire q.ue celui décrit à l'exemple 1, on file des fi-35 laments à partir d'un copolymère à 89 % d'acrylonitrile, 10 %-d'acrylate de méthyle 72 09454 2130403 -9- et 1 % d'acide méthaliylsulfoniqueCouine addition, à la différence de la fabrication décrite à l1 exemple 1, ou utilisa un produit de réaction de la glycérine et de l'oxyde d'éthylène ayant un poi'.ds moléculaire moyen de 3°°0 et un indice d'hydroxyle de 68 à 72. La quantité ajoutée de ee produit s'élève ici à 3 % en poids par rapport au copolymère d5acrylonitrile^ Les filaments d'un titre total dtex 158 f 48 sont façonnés en tricots à mailles étroites. Valeurs mesuréess j Pièce tricotée en fils qui ! ont été filés avec une addi-! tion de 3 % d'un produit de | réaction de la glycérine ! avec de ls oxyde d'éthylène, ; poids moléculaire moyen j 3000, indice OH = 68-72 ! (échantillon) |- Pièce tricotée en fils qui ont été filés sans addition (témoin) degré de salisse-ment I II III R0tt) 88,0 88,8 88,0 Rs«) A.tt) rooo 81,8 72t7 71,0 ! - 7,0 | -18,1 I -!9o3 - 8,4 -24,2 -31,2 20 Lors d'un test de salissement apparaissent les propriétés supérieurer au salissement, comparativement à des tricots de même construction qui ont été préparés à partir de fils sans incorporation à la filature ni 7 éextraction de substances dans le procédé de filature à sec. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de 25 l'art aux procédés ou dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non limitatif(s) sans sortir du cadre de l'invention- 72 UV4b4 2130403 -10- REVENDICATIOWS 1» Procédé de fabrication de filaments et fibres textiles possédant des propriétés améliorées au salissement à partir d'un polymère de polyaorylonitrile fibrogène par dissolution du polymère dans un solvant, filature de la solution avec élimination du solvant pais étirage des filaments, caractérisé en ce qu'on 5 ajoute à la solution du polymère un produit soluble dans le solvant considéré et dans l'eau, en une quantité de 0S5 à 10 % en poids par rapport au poids du polymère, et en ce quTon élimine de nouveau ce produit par dissolution au cours d'un traitement de lavage des filaments après la filature. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en tant que poly-10 mère , on utilise ur. copolymère contenant au moins 85 % en poids dracrylonitrile. 3m Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en tant q.ue solvant on utilise de la diméthylformamide. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de lavage se fait lors de 1:étirage des filamentb dans de l'eau bouillante. 15 5» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit solu ble dans le solvant du polymère et dans l'eau est un polyoxyéthylène de formule générale ï H-O-CCi^-O^-O) -B dans laquelle n représente de préférence un nombre de 20 à 500. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce q.ue le produit solu-20 ble dans le solvant du polymère et dans l'eau est un sel sodique d'un ester d'acide sulfurique de formule générale t R-0-S0^Na dans laquelle R représente un reste alcoyle ayant de préférence 8 à 18 atomes de carbone. 7» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit solu-25 ble dans le solvant du polymère et dans 1'eau est un produit de réaction de la glycérine avec de l'oxyde d'éthylène de foimile générale : 0^-0(0^-C^-0)r-H CH -0(Cï^-CB^-0)m-H J° dans laquelle la somme r + m + n est de préférence un nombre de 9 à 450.