Brevet FR2196416A1 — publié le 19740315

Le présente inventior concerne (les procédés et des ompusitions applicables à des opérations textiles pour lubrifier ar exemple La $lubrification est un problème importart dans toutes les. phases de traitement des matières textiles, parce que ces matieres entrent necessairement en contact avec une grande variété de surfaces, par exemple des guides, des galets, des tiges, des navettes, des tambours, des aiguilles ou des bobine, et au contact les unes des autres. L'augmentation de la vitesse de traitement est uci but toujours recherché dans le développement de procédés nouveaux et perfectionnés dans ltindustrie textile et, par conséquent, les besoins en lubrifiants staccentuent. L'invention concerne un procédé de lubrification de matières textiles, procédé qui consiste à appliquer à ces matières un iièrifiant contenant un composé chimique fluoré à groupe perfluorccarboné aliphatique terminal renfermant 3 à 20 atomes de cartonne. Le composé chimique fluoré peut être utilisé comme seul lubrifiant ou en association svec un véhicule qui peut être un diluant inerte, ou bien or peut ltutiliser avec un lubrifiant classique coneu e@ pratique, qui est un composant de lubrifiants classiques utilis@s dans les opérations textiles. r;-l couséquence, selon un autre de ses aspects, l'anvention cencerne une composition lubrifiante améliorée renfermant un composé chlmique fluoré à groupe perfluorocarboné aliphatique termina en C3 à C20 et un labrifiant ne contenant pas de fluor. Le composé chimique fluoré est un composé qui contient un groupe perfluorocartoné aliphatique terminal, mais des groupes renfermant des atomes d'hydrogène peuvent s'intercaler entre le groupe perfluorocarboné et dtautres portionsde la molécule, et ces groupes peuvent être de caractère ionique ou non ionique, hydrophile ou oléophile. Le groupe perfluorocarboné peut être entièrement formé dùn groupe perfluoralkyle ou perfluoralkylène à chaîne ramifiée ou droite ou bien il peut ntêtre qutune partie dtun groupe très fluoré, à chaîne ramifiée ou droite, qui peut être saturé ou insaturé. le groupe perfluorocarboné est un groupe perfluorocarboné terminal qui peut être un groupe perfluorisopropyle ou perfluorotertiobutyle, mais il su agit de préférence dtun groupe à chaîne terminale d1au moins 5 atomes de carbone, par exemple une chaîne perflueralkylique droite CF3 (CF2)n - dans laquelle n est égal à 5-15, ou un groupe perfluoralcényle ou perfluoralkyle à chaîne ramifiée en C5 à C12 dont on donne ci-après quelques exemples préférés (CF3)2CF(CF2)n C2F5-C(CF3)=C(C2F5)CF2- (C2F5)2C(CF3)-C(CF3)=C(CF3)- C2F5-C(CF3)=C(CF3)-CF2-CF2 (C2F5) 2-C(CF3 )- Ainsi, les composés chimiques fluorés destinés à être utilisés dans la présente invention comprennent des dérivés dthydrocarbures perfluorés (dont les oligomères tétrafluoréthyléniques (C2F4)n où n est égal à 4, 5 ou 6, constituent les exemples préférés) contenant des groupes fonctionnels aliphatiques ou aromatiques, polaires ou non polaires. Des composés convenables comprennent des acides, esters, amides, éthers, cétones, nitriles et alcools dérivés de perfluorooléfines, par exemple dtoligomères de tétrafluoréthylène. Il stagit par exemple de composés de formules RfOCH2CH2SO2OR RfOC6H4O2R2 RfOC 4 RfOC 6H4COOR RfOC6H4CONR2 RfOC6H4OR uelles Rf es@ Un ralical C3F15, C10F19 ou C12F23 et 2 out un atome d'hyar @ le ou un @oupe @@@ en C1 à C20), des composés très convesables rés @ant aux formules : C9HF16CO2@ (CH2)3HR2 C9HF16SO3R C6F13CH2COOR C6F13CH2OF2OCOR C6F13CH2COCF3 (dans lesquelles R a les définitions données ci-dessus). Des composés convenables au sens de la présente invention peuvent aussi renfermer des groupes fluorocarbonés à chaîne droite et beaucoup de composés dans lesquels le groupe Rf est un radical CnF2n+1 à chaîne droite, peuvent être obtenus comme décrit dans la demande de brevet britannique NO 21 584/69. Des exemples de composés que l'on peut obtenir au moyen de ce procédé comprennent les composés de formules RfC6H4SO2HR2 RfC6H4SO3R RfC6H4SO2MH(CH2)m+MR3A RfC6H4SO2O(CH2CH2O)xR RfC6H4SO2O(CH2)m+MR2CH2CH2COO dans lesquelles rn, R, A, x ont les définitions données ci-dessus et Rf est un groupe pèrfluoralkyle à chaîne droite en C5 à C15 Le composé chimique fluoré est de préférence dérivé d'un oligomère de tétrafluorétyhylène ou d'hexafluoropropéne. Ces oligomères sont des perfluoroléfines très ramifiées et des réactions par lesquelles des groupes fonctionnels peuvent être attachés au résidu oligomère ont été décrites dans les brevets britanniques N 1 130 822, tT 1 148 486, N 1 176 492, N 1 270 661 et N0 1 270 662 et dans les demandes de brevets de la République Fédérale d'Allemagne (DOS) N 2 250 344 et N 2 244 028.Des composés tels que ceux qui y sont décrits peu vent êtro utilisés dans les compositions lubrifiantes de l'invention et on utilise de préférence ceux qui coutiennent des gro-l- pes hydrophiles(ces composés étant appelés agents tensio-actifs) ou ceux qui contiement des groupes oléophiles (tels que des groupes allyle ou aryle), par exemple les composés de formule RfOR qui sont comodément produits à partir d'un alcool ou d'un phénol ROH avec une perfluoroléfine RfF. Des exemples de ces composés tensio-actifs renfermant des groupes hydrophiles qui peuvent être anionogènes, cationogènes, non ionogènes ou amphotères, comprennent les composés de formules suivantes RfOC6H4SO#M+ RfOC6H4COOM+ RfNH(CH2)m#R3A- m = 1 à 6 A est un anion, de préférence C1, Br ou I RfO(CH2CH2O)XR où x cst égal à 1-40 RfOC6H4CH2PO#M# (RfOC6H4SONCH2CH2O)2PO#M+ formules dans lesquelles R@ est un groupe C@F4@, (dérivé formules dans lesquelles Rf est un groupe C2nF4n1 d'oligomères de formule C2nF4n) et de préférence Rf est un groupe C8F15, C10F19 ou C12F23 et M est un ion de métal alcalin, dtammonium ou d'ammonium à substituant alkyle. Dtautres classes dragents tensio-actifs comprennent des composés de formules C9HF16SO#M+ C9HF16SO2NH(CH2)m#R3A C6F13CH2COO-M+ C6f13CH2CH2OPO(##)2 On préfère notamment les composés qui contieiinent à la fois des groupes hydrophiles et oléophiles en plus des groupes fluorocarbonés, par exemple les chaînes oxyalkylénigues non ionogènes terminées par un groupe alkyle, telles que les chaînes de formules:: RfO(CH2CH2)pR RfOC6H4CH2O(CH2CH2O) pR dans lesquelles R f est un radical perfluoraliphatique, comme défini ci-dessus, de préférence C8F15, C10F19, C12 R étant un groupe aikyle en G3 à C20 et p un nombre égal à 2-100. On connaît dans la technologie des matières textiles des compositions lubrifiantes aqueuses et non aqueuses et, en conséquence, le lubrifiant ne contenant pas de fluor peut être une huile (par exemple une huile hydrocarbonée, un ester ou un éther organique huileux), une graisse naturelle ou synthétique, une cire, une résine, un solvant organique (par exemple des composés halogénés et notamment des liquides organiques stables à la chaleur), un agent tensio-actif non fluorocarboné, ou un lubrifiant minéral solide tel que le talc ou le graphite ou d'autres composants de compositions lubrifiantes. Le composant d'un lubrifiant classique ne doit pas être liteau ou ltun des alcools inférieurs jusqu'aulx butanols compris, ni dtautres solvants organiques courants. les lubrifiants préférés sont des composants de compositions lubrifiantes classiques et comprennent des cires, qui peuvent être d'origine animale, telles que le spermacéti ; dlorigine végétale, par exemple la cire de carnauba ; d'origine minérale, par exemple une cire paraffinique ou drorigine synthétique, par exemple une cire polyéthylénique de poids moléculaire moyen ; des graisses et des huiles qui peuvent être d'origine végétale, par exemple l'huile d'olive et le suif, ou d'origine minérale, par exemple la paraffine liquide. Dsautres composants préférés de compositions lubrifiantes classiques comprennent des silicones, des esters carboxyliques d'acides gras (par exemple le stéarate de butyle), des esters phosphoriques d'alcools gras, des produits de condensation de polyoxyéthylène et polyoxypropylène, des produits de condensation d'oxyde d'éthylène et diamides gras, d'acides gras, d'alcools gras et dtalkylphénols des esters phosphoriques de produits de condensation dtoxyde d'éthylène avec des Ikylphéols et des alcools aliphatiques, des produits de condensation d'acides gras et d'oxydes polyéthyléniques ou de polyanaines, et des esters et éthers de polyols tels que le sorbitane. Ces composants de compositions lubrifiantes classiques peuvent être dérivés en partie de produits naturels ou obtenus en mélangeant ou en faisant réagir des produits naturels avec d'autres matières ; des exemples de ces produits comprennent des produits de condensation d'oxyde dréthylène et d'une huile végétale, des mélanges d'huile minérale avec de laci- de oléique ou des agents tensio-actifs non ionogènes, et le produit de sulfonation du suif. On peut utiliser l'un quelconque des composants, mentionnés ci-dessus de lubrifiants classiques avec l'un ou plusieurs des composés chimiques fluorés décrits et obtenir ainsi une composition lubrifiante dont les propriétés lubrifiantes sont très améliorées. Ces lubrifiants connus peuvent être utilisés individuellement dans les compositions de l'invention, ou bien plusieurs composants lubrifiants classiques peuvent être désirables et on peut donc utiliser un ou plusieurs des composés préférés mentionnés ci-dessus, par exemple avec un solvant ou un autre véhicule et le composé chimique fluoré essentiel de ltinvention. Les compositions lubrifiantes de ltinvention peuvent être utilisées de la manière usuelle dans la technologie des matières textiles. Ainsi, par exemple, les compositions peuvent être en solution aqueuse ou en solutions dans des solvants non aqueux, ou bien, à titre de variante, on peut utiliser des émulsions de systèmes aqueux/non aqueux ou de deux liquides non aqueux et les compositions lubrifiantes décrites dans le présent mémoire peuvent être présentes dans ltune et/ou l'autre des deux phases de l'émulsion. te système particulier que lon adopte peut être choisi en tenant compte du problème spécial de lubrification et de la compatibilité ou de l'affinité de la composition lubrifiante avec la surface du produit textile particulier que l'on traite, telle que fibre, filé, filament, corde, tissu, pellicule ou autre matière. Pour la lubrification de matières textiles, il est généralement désirable que lorsque la matière passe par ses diverses étapes de traitement, l'un au moins des composants de la composition lubrifiante adhère aux surfaces des fibres indivi @ @@ de la matière textile.Le mode d'applieation varie naturellement, et pour appliquer les compocitions lutrifiantes de l'invention, on peut utiliser les opérations connues, par exemple foulardage, pulvérisation, impression et immersion, avec ou sans "épuisement" du bain, le choix dépendant de la nature et de la forme du lubrifiant et de la matière textile à laquelle on ltapplique De nombreux fils et filés textiles, comprenant des fibres naturelles et des fibres synthétiques ("artificielles") peuvent être lubrifiés par les compositions de linvention. Ainsi, l'invention est utile pour la lubrification de fibres de coton, de laine, de jute, de lin, d'amiante et dtautres fibres naturelles d'origine végétale, animale et minérale, ou pour des fibres artificielles comprenant la cellulose régénérée, des esters de cellulose, le Nylon?1, des fibres acryliques, des fibres de polyester et de polyoléfines, et aussi des fibres minérales telles que les fibres de verre et de carbone. Le filé ou le fil peut être formé de filaments ou de fibres courtes et peut consister en filés à un ou plusieurs composants, préparés à partir des mêmes fibres ou de fibres différentes ou de mélanges de fibres différentes. Il peut être totalement ou partiellement tissé en une étoffe ou--tissu. A titre de variante, la fibre ou le filé peut être transformé en une étoffe non tissée ou incorporé dans une telle étoffe, et le caractère lubrifiant amélioré de sa surface lorsque des compositions de l'invention sont présentes, facilite la formation de l'étoffe non tissée par réduction du frottement entre les groupes de fibres. Le mode (ltapplication peut varier en fonction de la forme de la matière textile et de sa structure, les lubrifiants pouvant être utilisés par exemple pendant des opérations telles que formation de torons, pei gn' g-e, filage, bobinage, canetaçe, texturisation, doubla;e, apprêtage, tissage, tricotage, couture, tufting, ou pendant la fabrication d'étoffes non tissées. Les compositions lubrifiantes peuvent être appliquées principalement à la surface d'une matière textile ou aux surfaces des pièces de machine en contact avec la matière textile. Les compositions lubrifiantes de l:invention as sent une meilleure I;nbrificati.on de matières textiles dans la rnajorité des diverses opsra-tions impliquées dans la manutention mécanique et le traitement de ces matières textiles. Les composés contenant des groupes fluorocarbonés confèrent une faible énergie superficielle aux surfaces et sont en général stables à la chaleur; par conséquent, on peut les utiliser avantageusement dans des opérations dans lesquelles une quantité considérable de chaleur est engendrée par frottement.Par exemple, on rencontre souvent de graves problèmes de lubrification dans la texturisation, le bobinage à grande vitesse, la séparation de la chaîne, le tricotage, le tufting et la couture, et le procédé de lubrification décrit dans le présent mémoire offre l'avantage, par rapport aux procédés classiques que les matières textiles sur lesquelles des composés fluorocarbonés sont déposés libèrent à leur surface une énergie inférieure à la normale. Dans les procédés à opérations multiples souvent utilisés, dans lesquels le lubrifiant impliqué dans une première opération est souvent enlevé des fibres pour qutil ne gêne pas l'opération subséquente, la présence d'un composé chimique fluoré (notamment dtun composé tensio-actif) dans ce lubrifiant peut faciliter son enlèvement des fibres par augmentation de la tendance à l'émulsification du lubrifiant dans des lessives ou des liqueurs de teinture. A titre d'exemples non limitatifs des applications de la présente invention, on décrit les opérations suivaiftes dans lesquelles une lubrification améliorée peut être obtenue au moyen de la présente invention. On rencontre de graves problèmes de lubrification à divers stades de la fabrication des matières textiles. Par exemple, dans la texturisation de fibres synthétiques (par exemple ou type polyester) pour produire des déformations permanentes par torsion longitudinalement aux fibres ou aux fila-lents,par crêpage rlarginal, tricotage-détricotage et par d'autres opéras tions, la production à grand rendement exige des lubrifiants améliorés de traitement.De même dans le bobinage à grande vitesse d'un filé, d'une bobine à une autre ou d'un écheveau à une bobine, une lubrification efficace par le procédé de l'invention évite des ruptures et permet la vitesse maximale d'enroulement. De même pendant l'encollage effectué avant le tissage, une séparation efficace des filés individuels de la chaîne après ltapplica- tion du produit d'encollage est facilitée par la présence des lubrifiants de ltinvention, avant ou après le séchage. On rencontre un autre exemple dans le tricotage à la machine, où des boucles de filé sont entremêlées à grandes vitesses pour former des tissus et une bonne lubrification aide à maintenir les aiguilles froides, à réduire leur usure et à permettre une production à grand rendement. Dans les procédés de tufting, une lubrification efficace pendant l'insertion d'un filé dans un tissu de base est essentielle pour éviter une surchauffe des aiguilles dans la fabrication de tapis et d'articles similaires.Dans les procédés de couture, les fils de couture ou les tissus qui sont assemblés doivent être lubrifiés notamment lorsquton utilise les machines modernes de couture à grande vitesse Les lubrifiants sont appliqués de façon classique comme apprêt de filature dans la production de filés de fibres synthétiques telles que "Nylon" ou polyester. Un apprêt de filature composé d'un lubrifiant de l'invention confère des propriétés supérieures au filé, par exemple à plus faible frottement de fa surface. Ainsi, après avoir été filé et traité avec un apprêt de filature de ce type, le filé peut être étiré, texturisé, crêpé ou autrement traité à très grande vitesse ; la quantité de chaleur qui est engendrée est plus faible que dans le cas de filés portant un apprêt classique de filature. Les compositions lubrifiantes décrites dans le présent mémoire assurent une meilleure lubrification dans ces applications ainsi que d'autres, comparativement aux procédés classiques. 'l'invention est illustrée à titre non limitatif par ltexemple suivant. ExemPle On sélectionne des composés perfluorocarbonés et deux lubrifiants textiles classiques pour expérimenter les propriétés de friction par application à une matière textile. Chaque lubrifiant est appliqué en solution dans le méthylchloroforme à un échantillon d'un filé de polyester (à base de téréphtalate de polyéthylène) dégraissé à l'isopropanol de manière à produire un résidu de lubrifiant sur le filé en quantité de 0,05 ffi en poids lorsque le solvant s'est évaporé. Les filés sont ensuite mis en condition pendant environ 16 heures à 700C et à une humidité relative de 65 %, puis les propriétés de frottement de chaque échantillon de filé traité sont déterminées sur un appareil classique dressai de frottement ArllLAB". La nature des lubrifiants expérimentés et les résultats de la détermination des frottements du filé à l'acier inoxydable à trois vitesses différentes de passage du filé sur le métal sont donnés sur le tableau. Les résultats de frottement sont exprimés par la tension en grammes dans le filé et il y a lieu de remarquer que les matières fluorocarbonées produisent de plus faibles tensions, traduisant un plus faible frottement, que les deux lubrifiants classiques. (AXIAB" est une marque déposée) TABLEAU Frottement final exprimé par la tension en rammes Lubrifiant Vitesse du filé, m/mn 10 50 100 Stéarate de butyle 58 66 54 Huile siliconée 30 56 58 C8F15O.C6H4.C9H19 40 50 54 C10F19 O.C6H4.C9H19 50 62 54 C10F19O.C10H7 46 60 52 (CH3)2.C6H3.OC10F19 32 48 44 (CH3)2.C6H3.OC8F15 29 44 46 C8F150.C6H5 26 34 36 C F1 90.C6H5 34 42 44 REVEDICATIONS procédé de lubrification de matières textiles caractérisé par le fait qu'il consiste à appliquer aux fibres textiles un lubrifiant contenant un composé chimique fluor . groupe aliphatique perfluorocarboné terminal en C3 à C20. 2. Procédé de lubrification de matières textiles suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé chimique est un composé contenant un groupe perfluorocarboné aliphatique terminal, dans lequel des groupes renfermant des atomes d'hydrogène peuvent être interposés entre le groupe per fluorocarboné et d'autres portions de la molécule, qui peuvent être de nature ionique ou non ionique, hydrophile ou oléophile. 3. Composition lubrifiante, caractérisée par le fait qu'elle contient un composé chimique fluoré renfermant un groupe perfluorocarboné aliphatique terminal en C3 à C20 et un lubrifiant ne contenant pas de fluor. 4. Composition suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que le lubrifiant ne contenant pas de fluor est un lubrifiant connu dans la technologie des textiles ou un composant de compositions lubrifiantes classiques. 5. Composition suivant lune des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que le composé chimique fluoré porte un groupe perfluorocarboné très ramifié. 6. Composition suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que le groupe perfluorocarboné très ramifié est un groupe perfluoralkyle ou perfluoralcényle en C5 à C12. 7. Composition suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que le groupe perfluorocarboné très ramifié dérive d'un oligomère tétrafluoréthylénique (C2F4)n dans lequel n est égal à 4, 5 ou 6.