Brevet FR2121866A1 — publié le 19720825

l'invention concerne un procédé pour le mercerisage des tissus de fibres cellulosiques avec de l'ammonixun liquide en réduisant au minimum le rétrécissement causé par ce traitement. 5 Pour le mercerisage les tissus sont trai tés avec des solutions de soude caustique, ce qui les fait gonfler, les rend plus poreux et plus faciles à pénétrer, de sorte que leur affinité pour les teintures, les produits ignifuges, les résines et analogues en est augmentée. Cependant, les solutions 10 de soude caustique dégradent "beaucoup de tissus, un traitement d'adoucissement est donc nécessaire qui permette le mercerisage sans qu'il y ait dégradation. De manière générale, l'ammonium liquide a été utilisé pour rétrécir d'abord les tissus cellulosiques, et il a servi en outre (voir les brevets Etats-Unis 3 511 591 15 ot 3 547 g63 ) à rendre les fibres cellulosiques plus à même d'être soumises à des opérations de façonnage, mais l'ammonium liquide n'a pas été considéré comme approprié pour la mercerisation, et les raisons en sont qu'il provoque un rétrécissement excessif (spécialement pour les tissus tricotés) et que l'on se 20 heurte à des difficultés pour travailler avec de l'ammonium liquide. Des essais ont été faits pour limiter le rétrécissement des tissus lors de la mercerisation avec de l'ammonium liquide en leur appliquant une certaine tension. Malheureusement, l'application et le contrôle d'une telle tension n'a pas été possible 25 spécialement pour traiter les tissus tricctés. Même pour les tissus tissés, la tension nécessaire pour limiter le rétrécissement des tissus à 2 ^ n'est pas réellement pratique, et le problème se complique en outre s'il existe des coutures dans les tissus. La largeur du tissu a été difficile à maintenir, à la fois à 30 cause du rétrécissement provoqué par l'ammonium liquide et du fait que la tension est exercée dans le sens de la chaîne du tissu, ce qui peut être effectué commodément mais augmente le rétrécissement en largeur. Par suite, avec les techniques appliquées actuellement, le fait d'exercer une tension n'a pas donné 35 satisfaction pour limiter le rétrécissement dans la mercerisaticri par de l'ammonium liquide. Le résultat net est que, bien que l'ammonium liquide soit de nature à être utilisé pour merceriser les tissus, il n'a pas eu d'application commerciale de ce traitement. Les problèmes de la mercerisation par 40 l'ammonium liquide de tissus cellulosiques ont été résolus, 72 01318 2121866 comme on pourra le voir ci-dessous, d'une manière particulièrement nouvelle et facile. On s'est rendu compte que, lorsque les fibres cellulosiques sont au contact de l'ammonium liquide, elles gonflent d'abord radialement puis deviennent poreuses et commen-5 cent ensuitô à rétrécir dans le sens de la longueur. La préssite invention permet de réaliser un procédé et un appareillage pour merceriser les tissus avec de l'ammonium liquide et retirer rapidement celui-ci des tissus (dans un délai de 0,6 à 9,0 secondes environ et de préférence de 2,5 à 7,2 secondes), de sorte 10 que les tissus ne rétrécissent pas de manière importante. Par suite, un objet de cette invention consiste à utiliser, suivant un procédé pratique, de l'ammonium liquide au lieu d'une solution de soude caustique pour merceriser les tissus cellulosiques afin que ceux-ci aient une affinité plus grande pour les teintu-15 res, les produits ignifuges, les résines et analogues sans dégrader les tissus et sans provoquer un rétrécissement excessif. Un autre objet de cette invention consiste à permettre la mercerisation de nombreux tissus qui ne pourraient être mercerisés avec des solutions de soude caustique. 20 Un autre objet encore de cette invention consiste à permettre la mercerisation des tissus tricotés par l'ammonium liquide. Un autre objet encore de cette invention consiste à contrôler le rétrécissement (spécialement des tissus 25 tricotés) pendant la mercerisation avec l'ammonium liquide en limitant le temps pendant lequel l'ammonium est en contact avec les tissus. Egalement un autre objet consiste à réaliser un appareil pour l'application du procédé envisagé, lequel 30 comprend des moyens de chauffage pour commencer à éliminer rapidement l'ammonium des tissus, de sorte que l'on remédie ainsi au besoin de contrôler l'opération seulement par la vitesse de la machine. Pour cet objectif d'autres variables de contrôle sont également incluses. 35 Un autre objet encore de cette invention consiste à réaliser un appareil qui soit plus petit (et donc moias onéreux) que ceux de la technique antérieure. Un autre objet encore de cette invention consiste à réduire les conditions de tension reqixises dans les 40 appareils de 'la technique antérieuref de sorte que les conditions 72 01318 3 2121866 requises pour la machine sont simplifiées. L'élimination de tensions élevées réduit également les besoins en énergie. Un autre objet également de cette invention consiste à faciliter l'emploi d'un appareil ayant un volume 5 de traitement plus petit de façon que les temps de mise en route et d'arrêt soient inférieurs à ceux des appareils de la technique antérieure. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant 10 des exemples de réalisation de l'invention» dessins dans lesquelas - la figure 1 est une vue en coupe quelque peu idéalisée d'un appareil pour réaliser la méthode de cette invention. - la figure 2 est une vue tronquée en 15 plan, plus détaillée, qui montre l'un des rouleaux élargisseurs et les rouleaux d'essorage de la figure 1. - la figure 3 est une vue en coupe quelque peu idéalisée d'un second modèle d'appareil capable de réaliser la méthode de cette invention. 20 - la figure 4 donne la courbe du rétré cissement dans le sens de la chaîne du tissu en fonction du temps de traitement pour des tensions variables, ceci pour un tissu en coton. - la figure 5 donne la courbe du rétré-25 cissement dans le sens de la trame en fonction du temps de traitement pour des tensions variables, toujours pour un tissu en c.oton. - la figure 6 donne l'indice d'activité du baryum en fonction du temps de traitement avec l'ammonium li- 30 quide, pour un tissu en coton. - la figure 7 est une photomicrographie des fibres d'un tissu en coton non traité. - la figure 8 est une photomicrographie d'un tissu en coton traité pendant line seconde. 35 - la figure 9 et la figure 10 sont iden tiques à la figure 8, mais le tissu est traité respectivement pendant cinq et trente secondes. Quand des matières cellulosiques sont immergées dans de l'ammonium liquide, la cellulose gonfle de la 40 même manière que quand la matière cellulosique est immergée dans tre flolirfôrn de soude caustique qui permet la. irercerisatim. La foime -typique 72 01318 4 2121866 ai haricot de la fibre cellulosique se traisferme en me Jbrns pLus cylindrique et les parois des fibres deviennarfc plus épaisses. Dans cet état les fibres sont ]±us zéœptives aux teintures, aux produits jgniQagss, aux lésines et analogues, et oorELerMoit beaucoup mieus pour d'aitoes traiteaEBfcs. 5 Quand les fibres cellulosiques sent fi lées en fils de tiôsage, que ceux-ci sont tissés de façon à donner un tissu, et qu'ensuite ces tissus sont immergés dans de l'ammonium liquide, il se produit un rétrécissement très important dans le sens de la longueur. Dans la plupart des tissus commeiv. 10 ciaux, ce rétrécissement e3t asymétrique et se produit beaucoup plus dans le 3ens de la chaîne du tissu que dans le sens de la trame. Dans la figure 4 on a relevé le rétrécissement dans le sens de la chaîne en fonction de la durée du traitement à l'ammonium liquide pour différentes tensions appliquées à la chaîne 15 d'un tissu en coton. Les courbes pour une charge de 5 kg à une charge de 0,5 kg ont été déterminées empiriquement et se rapportent respectivement à des tensions de cinq (5) kg à un demi (0,5) kg pour une largeur de tissu de 25 m/m. La courbe appelée "sans charge" est une estimation extrapolée du rétrécissement qui 20 se produirait sans aucune charge. La raison pour laquelle cette courbe n'a pas été déterminée expérimentalement est qu'un tissu qui n'est pas tendu se plisse énormément quand il est place dans de 1 'ammonium liquident que par suite le rétrécissement est très difficile à déterminer. Dans la figure 4 on se rend compte que 25 le rétrécissement peut être limité en mettant le tissu sous tension. On voit d'après la figure 5 qu'un effet identique est obtenu en ce qui concerne le rétrécissement en fonction de la durée du traitement à l'ammonium liquide pour différentes tensions dans le sens de la trame, ceci pour un tissu en coton. Il est évident 30 que le rétrécissement est beaucoup moins sensible à la fois à la tension et au temps dans le sens de la trame que dans le sens de la chaîne, et ceci est avantageux car il est difficile d'appliquer des tensions dans le sens de la trame. On remarquera cependant que les caractères généraux des courbes des figures 4 et 5 35 sont identiques, ce qui indique qu'un moyen identique de contrôle du rétrécissement dans le sens de la trame est possible. Le traitement dans l'ammonium liquide peut provoquer un rétrécissement indésirable du tissu, mais il peut donner lieu également à un gonflement des fibres cellulo-40 siques ou à des effets de mercerisage. Le gonflement de la fibre 72 01318 5 2121866 se traduit par une pénétrabilité plus grande de la cellulose qui devient plus poreuse et donc plus réactive. les bénéfices pratiques que l'on peut retirer de cette pénétrabilité accrue sont une affinité plus grande à la teinture, une affinité plus grande pour 5 les résines et analogues, qui, en même temps que d'autres avantages obtenus de la même manière, sont associées normalement au mercerisage avec de la soude caustique. Une méthode de contrôle permettant de déterminer le degré de mercerisage se trouve dans le AAÏC 89-19581. 10 Ce contrôle est basé sur le fait que le coton mercerisé absorbe plus d'hydroxyde de baryum que le coton non traité, ainsi l'hy-droxyde de baryum peut être utilisé pour déterminer quantitativement le degré de mercerisage. Quand on fait ce contrôle, il est important d'éviter la présence d'autres matériaux absorbant l'ion 15 de baryum, comme par exemple des apprêts ou d'autres fibres. Des spécimens soigneusement frottés et nettoyés d'un échantillon sont immergés dans des bains de 30 millilitres d'hydroxyde de baryum à 0, 25 N, un alcali, pendant deux (2) heures à 21° C. Puis dix (10) millilitres de chaque solution sont alors titrés avec 0,1 3ST 20 d'acide chlorhydrique. L'échantillon de coton mercerisé absorbera une plus grande quantité d'hydroxyde de baryum que ne le fera l'échantillon de contrôle; par suite, plus la quantité d'hydroxyde de baryum restant dans la solution sera faible, et plus la quantité d'acide chlorhydrique requise pour la neutralisation se-25 ra basse. La quantité d'acide chlorhydrique devient ainsi une mesure quantitative de la quantité de baryum absorbée. Le rapport entre l'hydroxyde de baryum absorbé par le spécimen mercerisé et celui qui est absorbé par l'échantillon non mercerisé, multiplié par 100, donne l'indice d'activité du baryum. Des valeurs compri-30 ses entre 100 et 105. indiquent qu'il n'y a pas mercerisage. Un indice supérieur à 150 indique qu'il y a mercerisage complet. Des indices intermédiaires indiquent habituellement soit une réaction incomplète, soit un bain de mercerisage faible. Le mercerisage a comme effet que des parties importantes de la matière 35 cellulosique passent de l'état cristallin à l'état amorphe. Des échantillons mercerisés devront avoir un indice d'activité de baryum compris entre 150 et 160 pour être considérés dans le commerce comme convenablement mercerisés. On verra dans la figure 6 un tracé englobant des ensembles de ré-40 suïtats obtenus pour les indices d'activité du baryum sur des 72 01318 6 2121866 matières traitées avec de l'ammonium liquide pendant des durées différentes. En supposant que la courbe représentative des résultats présentés tombe au centre du tracé, on en a une bonne approximation avec la courbe en pointillé entre 0 et 30 secondes qui 5 passe par le point C. On déduit d'après le tracé que pour un temps de traitement de 2 1/2 secondes le meilleur cas fournira un indice de 156 au point A, tandis que le plus mauvais cas fournira un indice de 139 au point B. La moyenne au point 0 fournit un indice de 150 qui (comme on l'a noté) est considéré comme étant la limi-10 te inférieure des indices,d'activité pour un mercerisage acceptable. Si la matière était traitée pendant 5 secondes, les résultats indiquent qu'il serait obtenu un mercerisage acceptable. Comme les contrôles ont été réalisés sur -un morceau de tissu de coton tissé qui est très important par rapport à la dimension du 15 fil, ce grand tissu présente en réalité une moyenne des indices d'activité de tous les fils et donc des fibres de l'échantillon. Les photomicrographies des figures 7 à 10 ont été prises sur des fils choisis au hasard sur les échantillons. Ces fils ont été montés dans un milieu qui a été soigneusement choisi pour ne pas 20 avoir d'effet sur l'état de gonflement des fibres cellulosiques. Des échantillons ont été découpés en minces tranches dans des plans perpendiculaires aux axes des fibres et ont été photographiés avec des grossissements de cinq cents (500) en utilisant la lumière transmise à travers les échantillons. 25 La photomierographie d'un tissu non trai té est représentée dans la figure 7, elle montre la forme typique en haricot des fibres de coton. Quelques fibres apparaissent gonflées et n'ont pas la forme haricot} cependant, le nombre de cel-les-ci est faible par rapport au nombre total de fibres qui sont 30 représentés dans la photomicrographie. La photomicrographie d'un échantillon de fil qui a subi un traitement d'une seconde montre un certain nombre de fibres sur la surface extérieure du fil qui sont gonflées, tandis que les fibres près du centre conservent leur forme classique en haricot. L'examen du fil qui a été trai-35 té pendant cinq (5) secondes, voir la figure 9, et du fil qui a été traité pendant trente (30) secondes, voir la figure 10, montre qu'un grand nombre de fibres ont gonflé sur la surface extérieure. Les fils des figures 7, 8, 9 et 10 ont été pris sur des tissus qui sont en corrélation avec les points 0, 1, 5 et 30 de 40 la courbe d'activité du baryum, voir la figure 6. Il y a une 72 01318 7 2121866 différence importante dans le degré de gonflement (effet de mercerisage) observé pour les fibres de coton traitées à l'ammonium liquide par rapport aux fibres de coton non traitées. Il ne semble pas y avoir de corrélation en ce qui concerne le temps de 5 traitement à l'ammonium liquide, si l'on se rapporte aux photomicrographies. Ce manque de corrélation peut être dû à la tension exercée sur le tissu au moment du traitement qui empêche dans une certaine mesure le gonflement des fibres. Cependant, cet indice et la pente raide de la courbe d'activité du baryum en fonction 10 de la durée du traitement, voir la figure 6, ont conduit à en déduire, ce qui s'est avéré vrai empiriquement par la suite, qu'un mercerisage satisfaisant peut être obtenu sans effets de rétrécissement indésirable, pourvu que le temps de traitement des tissus cellulosiques soit suffisamment court. 15 Un modèle préféré de l'appareil permettant de réaliser le procédé suivant l'invention est représenté dans la figure 1. La pièce 11 de tissu avance de manière continue à travers la chambre 12 de traitement à l'ammonium dans laquelle est logé le séchoir 13. Le tissu-est envoyé à travers le joint, puis 20 autour du galet 15 et du galet d'humidification 16 jusque dans une cuvette 17. Celle-ci comporte, près de son niveau supérieur, un flotteur 18 relié au microrupteur 19. Celui-ci est lié au solé-noïde 21 qui fait fonctionner la soupape 22 placée sur la canalisation d'alimentation 23. Celle-ci alimente la cuvette 17 par la 25 canalisation 24 qui pénètre dans le caisson 25. En fonctionnement normal, la soupape manuelle 26 est ouverte et la soupape manuelle 27 est fermée. Lors d'un arrêt ou quand on désire vider la cuvette 17, on ferme la soupape manuelle 26 sur la conduite d'alimentation 23 et on ouvre la soupape manuelle 27 sur la canalisation 30 d'entrée 24. Afin d'empêcher les fuites d'ammonium, il est souhaitable de maintenir la chambre 12 sous une pression légèrement négative. La prise d'air 28 communique dans ce but avec des moyaas d'évacuation appropriés. La prise d'air 28 joue également un rôle important dans les mises en route et les arrêts. Le caisson 25 35 est chemisé intérieurement et extérieurement avec un matériau isolant interposé entre les chemises interne 29 et externe 31. Après avoir été mouillé par l'ammonium liquide dans la cuvette 17, le tissu 11 est envoyé vers -un rouleau élargisseur 32 qui étale et aplanit le tissu avant qu'il 40 passe entre des rouleaux d'essorage 33 et 34. L'ammonium en excès 72 01318 s 2121866 retiré du tissu 11 par ces rouleaux d'essorage 33 et 34 ainsi que par le rouleau élargisseur 32 est recueilli dans la coupelle 35 de façon à retourner à la cuvette 17. Le tissu 11 est ensuite é-talé et aplani par un second rouleau élargisseur 36 et est envoyé 5 vers un séchoir calorifugé 13 via le rouleau d'entrée 37; il est conduit de cette manière sur la bande de séchage 38 autour du tan-bour de séchage 39. La bande 38 est sans fin et le cycle est obtenu au moyen de rouleaux 41 placés autour du tambour chauffé 42. Le tissu quitte le séchoir 13 via le rouleau de sortie 43 et est 10 emmené par les galets 44 via le joint 45 en dehors de la chambre de traitement 12 pour un autre traitement et/ou pour transformation. Un autre modèle d'appareil permettant de réaliser le processus de cette invention est représenté dans la 15 figure 3, modèle qui est identique au dispositif des figures 1 et 2, sauf que le rouleau 16a qui permet d'immerger la pièce 11 dans la cuvette 17 est plus grand que le rouleau 16 de la figure 1. La calandre 46 également chauffée est montée dans la chambre de traitement 12 de manière à venir s'appuyer sur le rouleau 16a, 20 et le tissu passe entre ce dernier et la calandre chauffée 46 et de là autour de celle-ci de façon a éliminer l'excès d'ammonium et à permettre un séchage initial avant que le tissu 11 traverse le séchoir 13 et sorte par le joint 45. Bien entendu, l'invention n'est pas limi-25 tée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 72 01318 9 2121866 REVENDICATIONS 1°- Procédé pour merceriser un tissu cellulosique avec de l'ammonium liquide sans provoquer un rétrécissement important, procédé caractérisé en ce qu'on fait avancer 5 de manière continue une pièce de tissu,cm! imprègne d'ammonium liquide, et m commence rapidement à éliminer l'ammonium de la pièce imprégnee. 2°- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on commence à éliminer l'ammonium de la 10 pièce imprégnée entre 0,6 et 9,0 secondes environ après que l'imprégnation a eu lieu. 3°- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on commence à éliminer l'ammonium de la pièce imprégnée entre 2,5 et 7,2 secondes environ après que l'im-15 prégnation a eu lieu. 4°- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on contrôle l'intervalle de temps entre l'imprégnation et le moment où l'on commence à éliminer l'ammonium au moyen de la vitesse linéaire d'avancement de la pièce. 20 5°- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que 1'on chauffe la pièce après que l'imprégnation a eu lieu de façon à hâter le moment où. l'on commence à éliminer l'ammonium. 6°- Appareil pour merceriser les tissus 25 cellulosiques avec de l'ammonium liquide sans provoquer de rétrécissement important, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: des organes pour faire avancer de manière continue une pièce de tissu; 30 des organes de mouillage pour imprégner la pièce d'ammonium liquide; des organes pour commencer à éliminer l'ammonium de la pièce imprégnée entre 0,6 et 9,0 secondes après que l'imprégnation a eu lieu. 35 7°- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des organes pour commencer à éliminer l'ammonium de la pièce imprégnée entre 2#5 et 7,2 secondes après l'imprégnation. 8°- Appareil suivant la revendication 7 40 caractérisé en ce qu'il comporte ï un caisson 72 01318 2121866 des organes de mouillage qui consistent en une cuvette d'ammonium liquide placée dans le caisson et comportant des moyens pour immerger la pièce; des organes pour éliminer 11ammonium qui 5 sont constitués par un séchoir calorifugé, 9°- Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend deux rouleaux d'essorage montés dans le caisson de façon .à venir s'appliquer l'un sur 1* autre $ et des organes pour faire passer la pièce 10 entre les rouleaux d'essorage lorsque celle-ci a quitté 2a cuvette» 10°- Appareil suivant la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau élargisseur,disposé avant les rouleaux d'essorage, sur lequel passe la pièce de façon 15 qu'elle soit élargie et aplatie lorsqu'elle passe entre lesdits rouleaux* 11°- Appareil suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprends une cuvette munie d'un rouleau de moull-20 lage soios lequel passe la pièoe pour être immergée dans l'ammonium liquide; une calandre montée dans le caisscnde façon à tourner en s'appliquant sur le rouleau de mouillage, la calandre étant disposée de façon à re-25 cevoir la pièce venant du rouleau de mouillage pour l'essorer entre la calandre et le rouleau de mouillage et la faire passer ensuite autour de la calandre; des organes pour éliminer l'ammonium qui comportent en outre des moyens pour chauffer la calandre de façon 30 que celle-ci commence à éliminer l'ammonium de la pièce de tissu.