Brevet FR2132219A1 — publié le 19721117

1V132 1 2132219 La présente invention concerne la teinture rapide et continue de matériaux textiles et de pellicules en polyoléfinej et plus particulièrement de ceux composés principalement ou entièrement de polypropylène. 5 Les spécialistes ont depuis longtemps reconnu que la tein ture de matériaux a base de- polypropylène est des plus difficiles. Les raisons de l'extrême difficulté que l'on éprouve à teindre des matériaux à base de polypropylène sont de deux sortes. En premier lieu> par suite de la structure chimique essen-10 tiellement paraffinique du polypropylènej cette substance est a peu près complètement non-polaire» de sorte qu'il ne s'y trouve pratiquement pas de centres d'affinité chimique par lesquels des matières colorantes puissent être maintenues dans la macromolécule de polypropylène. En second lieu« le polypropylène est 15 à peu près entièrement imperméable a l'eau» et des matières colorantes transportées par de l'eau ne peuvent pas pénétrer facilement jusque dans l'intérieur de la substance à base de polypropylène. Autrement dit» le polypropylène est à peu près complètement hydrophobe. 20 En raison de la quasi-impossibilité de teindre le polypro pylène» les fabricants se sont accoutumés à ajouter des pigments colorés adéquats au polymère en fusion avant le filage» ce qui permet d'obtenir de bonnes colorations mais qui se trouvent dans une gamme limitée dont les nuances ne sont pas satisfai-25 santés compte tenu des exigences actuelles de la mode en matière d'étoffes et analogues. Comme on l'a mentionné ci-dessus» et étant donné que le polypropylène est non-polaire» l'aptitude du polypropylène à prendre la teinture peut être améliorée en ajoutant au polymère 30 des substances réceptives à l'égard du colorant. L'incorporation de telles substances à la fibre n'apporte toutefois une solution qu'à un seul aspect du problème» car il est nécessaire aussi que les molécules de colorant soient capables de s'infiltrer jusque dans la fibre et d'atteindre les substances récep-35 tives à l'égard du colorant qui ont été incorporées au polymère au cours de la fabrication des matériaux à base de polypropylène. Les substances réceptives à 1'égard des colorants qui sont incorporées au matériau à base de polypropylène au cours de sa 40 fabrication peuvent rendre le polypropylène apte à être teint 72U132 2 2132219 soit avec 'des colorants dispersés» soit avec des colorknts acides»" soit avec des colorants acides pré-métallisés. En' tout cas» les modes opératoires classiques pour teindre un polypropylène contenant des substances réceptives à l'égard des colorants exigent beaucoup de temps car ils nécessitent une ëbullition prolongée dans un bain de teinture afin de provoquer une infiltration effective par les molécules de colorant. Jusqu'à présent» aucun procédé continu et rapide pour teindre des matériaux à base de polypropylène n'a encore été mis au point. On a découvert que» en créant un parcours de cheminement physique dans le matériau à base de polypropylène grâce à un gonflement rapide de la surface du matériau» les molécules de colorant deviennent capables de s'attacher très rapidement à des substances réceptives à l'égard des colorants» et aussi de pénétrer profondément jusque dans l'intérieur du matériau à base de polypropylène. Cette profonde pénétration des molécules de colorant jusque dans le matériau à base de polypropylène améliore aussi les propriétés de solidité de la teinte bien au-delà de ce qu'il était possible d'obtenir jusqu'à présent par mise en oeuvre des méthodes de teinture classiques. On a pu obtenir le rapide gonflement de la surface du matériau à base de polypropylène grâce à l'utilisation de solvants organiques adéquats qui agissent en tant qu'agents de gonflement» lesquels solvants sont pour la plupart des hydrocarbures et des hydrocarbures chlorés» mais comprennent aussi certains dérivés du type amide. Les agents de gonflement essayés jusqu'à présent» mais auxquels on n'entent pas limiter les possibilités de mise en oeuvre de la présente invention» sont les suivants : Point d'ébullition (°C) benzène 80»0 toluène 110»0 xylène 140»0 trichloroéthylène 86»7 perchloroéthylène 120,6 tétrachlorure de carbone 65*0 diméthylformamide 152,8 diméthylacétamide 164,4 Les spécialistes de l'art de la teinture se rendront facilement compte du fait qu'il serait assez peu pratique et même dangereux d'utiliser les solvants sus-mentionnés comme seul et unique milieu de teinture car au moins certains d'entre eux sont 72 11132 3 2132219 très inflammables et/ou toxiques. On a donc tenté d^utiliser ces solvants et d'incorporer les substances colorantes appropriées en ayant recours à une imprégnation de la matière à base de polypropylène. 5 On a découvert que les substances colorantes utilisables pour teindre du polypropylène ne sont solubles dans aucun des solvants sus-mentionnés» et que ces colorants ne sont pas non plus dispersibles dans les solvants en question. Pour disperser uniformément les colorants adéquats dans l'un quelconque de ces 10 solvants ou agents de gonflements il s'est révélé nécessaire d'augmenter leur viscosité. Toutefois» au cours de toutes les expériences poursuivies lors de la mise au point de l'invention» on n'a pu trouver aucun agent épaississant qui soit directement compatible avec n'importe lequel de ces solvants. 15 En poursuivant les recherches» on a découvert qu'il était possible d'aboutir à la formation d'émulsions très stables en utilisant des épaississants adéquats solubles dans l'eau et mis en oeuvre conjointement avec des agents émulsifiants. Les solvants ou agents de gonflement sus-mentionnés» plus des émulsions 20 aqueuses» permettent d'atteindre un double but : en premier lieu» il devient possible de dissoudre les colorants acides aussi bien que les colorants acides pré-métallisés conjointement avec les épaississants ; et en second lieu» il devient aussi possible de réaliser une excellente dispersion des colorants disper-25 ses» avec pour conséquence une bonne efficacité tinctoriale à l'égard du matériau à base de polypropylène. Après une imprégnation du. matériau à base de propylène par une émulsion dans un"solvant contenant une matière colorante appropriée» le matériau imprégné est exposé à de la vapeur d'eau 30 sous la pression atmosphérique pendant un laps de temps dont la durée peut s'échelonner d'une durée aussi brève que 10 secondes jusqu'à plusieurs minutes. Selon l'agent de gonflement utilisé» on aboutit à une fixation complète ou au moins à peu près complète de la substance colorante. 3 5 On a aussi découvert qu'un agent de gonflement ayant un point d'ébullition inférieur à la température de la vapeur d'eau utilisée est considérablement plus avantaaeux qu'un agent de gonflement ayant un point d'ébullition supérieur à cette température de ia;vapeur. La raison de l'utilisation d'un agent de 40 gonflement pos-sédant un point d'ébullition inférieur à la tempé 72 11132 4 2132219 rature particulière de la vapeur d'eau mise en oeuvre est que cet agent de gonflement s'évaporera au cours du cycle de traitement par la vapeur et sera donc totalement ou à peu près totalement éliminé à partir du matériau à base de polypropylène» ce 5 qui a pour effet d'accélérer l'opération de lavage (mise en oeuvre à la suite de l'opération de traitement par la vapeur) servant à éliminer l'épaississant et toute substance colorante non-fixée à partir du matériau à base de polypropylène. Parmi les nombreux épaississants essayés on a découvert 10 que des alginates de sodium» vendus sous la marque déposée "Keltex"» et de la gomme de xanthane» vendue sous la marque déposée "Kelzan" (ces deux types de produits étant fabriqués par la Kelco Company), donnent des résultats très satisfaisants en . ce qui concerne 1'épaississement des agents de gonflement. 15 D'autres épaississants satisfaisants sont des éthers de gommes naturelles fabriqués par Polymer Industries» Inc. et vendus sous la marque déposée "Polygum". On a découvert que, parmi les émulsifiants préférés» il convient de citer ceux commercialisés sous les marques déposées 20 suivantes : "Duponol", un sulfate d'alcool à longue chaîne fabriqué par duPont ; "Igepal", un alcoylphénoxypolyéthanol fabriqué par General Aniline ; "Lyogen", un dérivé de condensation de l'oxyde d'éthylène fabriqué par Sandoz ; et "Triton", un alcoylarylpolyéther-alcool fabriqué par Rohm and Haas. 25 Parmi les divers solvants utilisés comme agents de gonfle ment pour le matériau à base de polypropylène, on a découvert que le toluène donne les résultats les plus satisfaisants en ce qui concerne la fixation du colorant, la facilité des manipulations et le prix de revient. 30 Parmi les divers épaississants, la gomme de xanthane se comporte d'une manière très satisfaisante, et pour cette raison on lui accorde la préférence. Parmi les divers agents émulsifiants» on accorde la préférence au "Lyogen" en raison.d'une double action» à savoir une 3 5 excellente émulsification et en raison du fait que» au cours du cycle de traitement par la vapeur» le "Lyogen" provoque la formation d'une mousse très abondante qui facilite la pénétration de la composition colorante-d'imprégnation dans le matériau à hase de polypropylène soumis à l'opération de teinture. 40 Une émulsion d'imprégnation qui se comporte très bien 72 11132 5 2132219 est préparée comrre suit» pour faciliter les manipulations*on prépare une solution de réserve de l'épaississant en.utilisant 5 grammes de "Kelzan"» gomme de xanthane fabriqué par la Kelco Company» que l'on dissout dans 500 ml d'eau. De cette solution 5 de réserve d'épaississant» on prélève 23 g et on y ajoute 2 g de "Lyogen C V«-4G" fabriqué par Sandoz» et aussi 1 g de colorant bleu dispersé classé sous la dénomination "C. I. disperse Blue 71". A ce mélange» on ajoute lentement» et tout en agitant constamment» 50 g de toluène. Il en résulte la formation d'une émul-10 sion très crémeuse et ayant une bonne viscosité. Les ingrédients servant à établir cette émulsion d'imprégnation sont combinés à la température ambiante ordinaire et cette émulsion constitue la composition colorante que l'on utilise aussi à la température ambiante ordinaire pour l'opération de teinture. 15 Pour les expériences de mise en oeuvre de l'invention» on utilise des fils vendus sous la marque "Polycrest Yarns" ; ce sont des fils de polypropylène fabriqués par la U.S. Rubber Company. "Polycrest SDR—1" est un polypropylène avec un récepteur de colorant manifestant de l'affinité à l'égard des matiè-20 res colorantes dispersées» tandis que "Folycrest SDR-2" comporte un récepteur ce colorant manifestant de l'affinité à l'égard des matières colorantes acides. On imprègne un échantillon de "Polycrest SDR-1" avec l'émulsion sus-spécifiée» puis on enlève 1*émulsion en excès 25 par expression entre deux rouleaux. Ensuite» l'échantillon de "Polycrest SDR-1" contenant l'émulsion uniformément répartie est traité 40 secondes par de la vapeur d'eau à une température de vapeur de 121°C» après quoi l'échantillon est rincé et séché. La teinte résultante est d'un bleu foncé» avec d'excellentes 30 propriétés de solidité. Un autre échantillon de "Polycrest SDR-1'.' est teint en opérant ce la manière décrite ci-dessus» a l'exception du fait que l'on remplace le toluène par du xylène. La teinte résultante est de la même intensité que celle de l'échantillon teint en 35 utilisant du toluène. Toutefois» la totalité du xylène ne s'évapore pas au cours de 1'opération de traitement par la vapeur» et on doit éliminer le reste du xylène à partir de l'échantillon par émulsifieation au cours d'un lavage après teinture. Un autre t'chantillon de "Polycrest SDR-1" est teint en opé-40 rant com^e dans la première opération de teinture décrite ci- 72 11132 6 2132219 dessus» la seule différence résidant dans le fait que l'on a remplacé 1'émulsifiant "Lyogen CW-40" par du "Duponol D", fabriqué par duFont. La teinte résultante est de la même intensité que celle obtenue en utilisant du "Lyogen CW-40". Toutefoisi 5 la teinture contenant du "Duponol D" ne manifeste pas une égale pénétration de la matière colorante. Un autre échantillon est teint avec une émulsion d'imprégnation préparée en utilisant 23 g de la solution de réserve d'épaississant et en y ajoutant 2 g de "Lyogen CW-40" et aussi 10 1 g de colorant rouge dispersé classé sous la dénomination "C. I. Disperse Red 54". A ce mélange on ajoute lentement» tout en agitant constamment» 50 g de trichloroéthylène. Il en résulte la formation d'une émulsion très crémeuse» possédant une bonne viscosité. Un échantillon de "Polycrest SDR-1" est uniformément 15 imprégné avec cette émulsion» puis est passé à la vapeur pendant 40 secondes, avec une température de vapeur de 121°C» après quoi l'échantillon est lavé et séché. La teinte résultante est complètement rouge. Pendant le rinçage de cet échantillon» on constate que la totalité de la substance colorante n'est pas fixée» 20 et qu'il y a une légère perte de couleur à partir de l'échantillon de "Polycrest". Si l'on prépare ensuite la même émulsion d'imprégnation» mais cette fois en remplaçant le trichloroéthylène par du toluène» on constate que le colorant s'est complètement fixé sur le "Polycrest"» que la teinte est un peu plus 25 intense» et aussi que l'échantillon ne déteint pas (il n'y a pas de perte de colorant non-fixé) au rinçage. On prépare une autre émulsion d'imprégnation en utilisant 23 g de la solution de réserve d'épaississant» en y ajoutant 2 g de "Lyogen C W-40" et en y ajoutant aussi 1 g d'un colorant 30 orangé acide classé sous la dénomination "C. I. Acid.Orange 60". A ce mélange» on ajoute lentement» tout en agitant constamment» 50 g de perchloroéthylène. Il en résulte la formation d'une émulsion très crémeuse» possédant une bonne viscosité. Un échantillon de "Polycrest 3DR-2", qui est un polypropylène contenant 35 un accepteur de colorant doté d'une affinité à l'égard des colorants acides» est uniformément imprégné avec cette émulsion» puis traité pendant 20 secondes par de la vapeur à une température de 132°C» après quoi l'échantillon est rincé et séché. La teinte résultante est d'une belle nuance orange et est dotée 40 d'excellentes propriétés de soliditéo 72 11132 7 2132219 On prépare une autre émulsion d'imprégnation en utilisant 23 g de la solution de réserve d'épaississant» puis en ajoutant 2 g de "Lyogen C W-40" et en y ajoutant aussi 1 g d'un colorant jaune dispersé classé sous la dénomination "C. I. Disperse 5 Yellow 42" et 1 g d'un colorant brun acide classé sous la dénomination "C. I. Acid 3rown 227", A ce mélange» on ajoute lentement • tout en agitant constamment » 5G g de toluène. Il en résulte la formation d'une émulsion très crémeuse) possédant une bonne viscosité. Un échantillon de "F-olycrest SOR-1" et un échantillon "C ne'V'lycrest 3DR-2" sont uniformément imprégnés avec cette éirulsion» puis sont traités pendant 4C secondes par de la vapeur d'eau à 11Î°C. Ensuite» les deux échantillons sont rincés et séchés ; les teintes résultantes sont ri'une belle nuance jaune sur le "ï-olycrsst JDR—1" tandi s que le "Folycrest SDR—2" se 15 trouve teint en une belle couleur brune. Ces opérations de teinture d'un matériau ^ base de propy-lène peuvent être réalisées p?.r mise en oeuvre de l'invention en se servant de machiner!: s existantes d'un type classique, les érr.ulsions d'imprégnation peuvent être ap. liquées en se serre . var.t d'un foulon» puis en traitant par la vapeur' d'eau dans de la vap«ur hur.ide chauffée sous la pression atmosphérique et à des températures d'environ 121°C, après quoi, le matériau teint est r'ncé pf séché. Coir.-e il va de sM comrr-e il résulte d'ailleurs déjà de 25 ce qui précède» l'invention ne se limite nulle-.ent à ceux de ses rrodos d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; ell--- en embrasse» au contraire» toutes 1 s3 vari^ntes. BAD ORIGINAL 72 11132 B 2132219 REVENDICATIONS 1. Procédé pour teindre des matériaux textiles et pellicules en polyoléfine» lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à mettre lesdits matériaux et pellicu-5 les en contact avec une composition colorante comprenant une matière colorante convenable» un agent de gonflement organique pour rendre la surface de la polyoléfine mieux réceptive a l'égard des matières colorantes» et un agent épaississant organique pour accroître la viscosité de l'agent de gonflement. 10 2. Procédé selon la revendication 1» caractérisé en ce que l'on incorpore en outre» à la composition colorante» un agent émulsifiant organique. 3. Procédé selon la revendication 1» caractérisé en ce que l'on choisit l'agent de gonflement organique parmi le groupe 15 constitué par les composés suivants : benzène» toluène» xylène» trichloroéthylène» perchloroéthylène» tétrachlorure de carbone» diméthylformamide et diméthylacétamide. 4. Procédé selon la revendication 1» caractérisé en ce que l'on utilise» comme agent épaississant» un alginate de sodium» 20 un xanthate de sodium» ou un rther de gomme naturelle. 5. Procédé selon la revendication 2» caractérisé en ce que l'on choisit l'agent émulsifiant parmi le groupe constitué par les substances suivantes : un sulfate d'alcool à longue chaîne» un alcoylphénoxypolyéthanol» un produit de condensation de 25 l'oxyde d'éthylène» et un alcoylurylpolyéther-alcool. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes» caractérisé en ce que le matériau textile ou la pellicule ont. en polyoléfine à base de polypropylène. 7. Article teint caractérisé en ce qu'il est obtenu par 30 mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. BAD ORIGINAL