Brevet FR2216387A1 — publié le 19740830

On a besoin de fibres de cellulose régénérée qui possèdent t un pouvoir d'absorption et de rétention d'eau élevé (voir brevet E. U.. n 3 423 167). I1 est alors important que des fibres de ce type conservent leurs propriétés normales, à savoir leur couleur blanche, leur souplesse et une bonne aptitude à la mise en oeuvre, afin qu'elles soient acceptables principalement du point de vue commercial. La nécessité de disposer de fibres de ce type se fait sentir par exemple dans la fabrication des articles à jeter, comme les tampons, les couches, les torchons et les serviettes, qui doivent tous posséder un degré élevé d'aptitude à absorber et à retenir l'eau et les liquides aqueux. La demanderesse a découvert qu'on peut fabriquer des fibres de cellulose régénérée ayant un pouvoir d'absorption et de rétention de l'eau amélioré selon le procédé Viscose en ajoutant une solution aqueuse d'un acide polyacrylique à haut poids moléculaire, qui a été de préférence neutralisé partiellement ou complètement avec par exemple NaOH,à la Viscose avant son extrusion dans le bain d'acide coagulant de régénération. Le poids moléculaire de l'acide polyacrylique peut tre compris entre environ 50.000 et 300. 000, et ce dernier est ajouté à la Viscose on des quantités comprises entre environ 2 et 6 % en poids, calculées sur la base du poids de la cellulose dans la Viscose. Les chaînes polymères d'acide polyacrylique sont occluses dans la structure de base de la cellulose régénérée, et ne peuvent pas âtre extraites en substance à l'aide de solutions aqueuses bien qu'elles constituent pourtant un polymère hydrosoluble. L'introduction de plus de 7 % en poids d'acide polyacrylique confère aux fibres de cellulose régénérée un caractère rigide et dur qui a une influence nuisible sur leurs propriétés esthétiques et de mise en oeuvre. Si on incorpore aux fibres de cellulose régénérée moins de 2 % en poids d'acide polyacrylique, on leur confère un pouvoir d'absorption et de rétention de l'eau et des liquides aqueux amélioré seulement de façon insuffisante, de sorte qu'elles ne sont pas intéressar. tes du point de vue commercial. Si on utilise de l'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire sensiblement inférieur à environ 50.000, une fraction croissante de cet acide est extraite des fibres pendant le filage de la Viscose et les processus de nettoyage des fibres. L'utilisation d'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire supérieur à environ 300. 000 n'offre aucun avantage dans la production des fibres conformément à l'invention. Au contraire, la viscosité très élevée de l'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire supérieur à 300. 000 est nettement défavorable. Bien que conformément à l'invention, de l'acide polyacrylique non neutralisé puisse tre ajouté à la Viscose, il est souhaitable de neutraliser d'abord cet acide avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin, de préférence NaOH. Cela empche que la Viscose coagule éventuellement et que son alcalinité totale normale soit modifiée. Conformément à l'invention, l'acide polyacrylique ou ses sels de métaux alcalins peuvent tre ajoutés pendant le processus de dissolution du xanthogénate de cellulose ou à un autre stade quelconque du procédé Viscose usuel, jusqu'à l'extrusion de la Viscose à travers une filière dans le bain de coagulation et de régénération, son incorporation avant l'extrusion étant cependant préférée. Après l'extrusion, les fils de cellulose fraîchement formés sont étirés, rassemblés, nettoyés et sèches de façon usuelle. Dans les procédés de nettoyage utilisés normalement, l'acide polyacrylique occlus est transformé en sel de métal alcalin, par exemple en sel de sodium. Si on le désire, les procédés de nettoyage peuvent tre modifiés de manière que l'acide polyacrylique occlus soit sous forme d'acide libre ou soit transformé en sel d'ammonium. Sinon, aucune autre modification en plus des facteurs qui viennent d'tre décrits n'est nécessaire dans le procédé Viscose usuel pour produire les fibres conformes à l'invention ayant un pouvoir d'absorption et de rétention de l'eau et des liquides aqueux amélioré. On peut également utiliser des mélanges d'acides polyacryliques ayant des gammes de poids moléculaires variables. Des acides de ce type sont disponibles dans le com-merce sous la marque de fabrique ACRYSOL W A-1, A-3 et A-5 de Rohm et Haas Company, et sont décrits dans la publication TP-115 de juillet 1965 de leur département"Textile and Paper Chemicals". Par le terme"fibres de cellulose régénérée", on entend d'ailleurs aussi bien les fils continus que les fibres découpées. Le titre du fil n'est pas critique dans le procédé conforme à l'invention. Les fibres de cellulose conformes à l'inven- tion possèdent des propriétés esthétiques et physiques presque normales et peuvent tre transformées en articles textiles, et cela seules ou en combinaison avec d'autres types de à l'aide des machines de transformation des textiles usuelles. Les fibres conformes à l'invention possèdent un pouvoir d'absorption et de rétention de l'eau et des liquides aqueux augmenté, comme-cela est montré par la suite par l'augmentation de l'indice de gonflement secondaire"Q"et de la section transversale à la suite d'un gonflement après absorption d'hu- midité. Théo : iquement, l'augmentation du pouvoir d'absorption et de rétention d'eau est expliquée par le fait que l'acide polyacrylique réparti en molécules et occlus, ou ses sels, em- pchent une cristallisation de la cellulose à un degré normal. Ainsi, un plus grand nombre de groupes hydroxy cellulosiques restent libres par unité de base pour fixer l'eau. L'acide polyacrylique et ses sels eux-mmes sont hydrophiles. Une fibre de cellulose régénérée et modifiée préférée selon la présente invention est caractérisée par le fait qu'elle contient environ 4 à 5 % en poids d'un acide polyacrylique occlus et/ou de ses sels alcalins, ayant un poids moléculaire d'environ 150. 000, ce pourcentage étant calculé sur la base du poids de la cellulose dans la Viscose. L'invention sera mieux illustrée à l'aide des exemples suivants : Exemple 1 5 % en poids, sur la base du poids de la cellulose dans la Viscose, d'acide polyacrylique, neutralisé ayant un poids moléculaire d'environ 150. 000, sont introduits par pompage dans un courant de Viscose avant son extrusion à travers des filières. Après mélange intime dans un mélangeur en série, la solution Viscose/acide polyacrylique résultante est filée de manière usuelle. Avant l'addition de l'acide polyacrylique, la Viscose contenait 7,4 % de cellulose, 5,6 % d'hydroxyde de sodium et 2,2 % de soufre. Le bain de filage contient 11 % d'acide sulfurique, 17,5 % de sulfate de sodium, 5 % de sulfate de magnésium et 1 % de sulfate de zinc. La température du bain de filage est 50 C. Après passade dans le bain de filage, les fils résultants sont régénérés et sont étirés dans un second bain qui a une température de 92 C et contient 2,5 % d'acide sulfurique et en tout 6, 5 % de sels. Le titre de la fibre ainsi obtenue est 1650 deniers et la fibre contient 720 fils. Les fibres sont d'abord nettoyées et séchées selon les procédés usuels. Après le conditionnement, on détermine le pouvoir de rétention d'eau (gonflement secondaire) et le gonflement de la section transversale à l'aide d'échantil- lons de fibres. Des essais témoins identiques sont exécutés avec les échantillons de fibres qui ne contiennent pas d'acide polyacrylique. Le pouvoir de rétention d'eau de la fibre acon- forme à l'invention est 134 %, alors que celui de la fibre témoin n'est que de 96 %. Le gonflement de la section transversale de la fibre conforme à l'invention est de 118 %, alors que celui de la fibre témoin n'est que de %. Exemple 2 5 % en poids, sur la base du poids de la cellulose dans la Viscose, d'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire d'environ 300. 000 sont introduits par pompage dans une Viscose qui possède la composition suivante : 8,4 % de cellulose, 4,8 % d'alcali et 2,4 % de soufre. Après mélange intime dans un mélangeur en série, la Viscose résultante contenant l'acide polyacrylique est filée de manière usuelle. Le bain de filage utilisé à cet effet contient 8,5 % de H2S04, 18 % de Na2S04, 5 % de MgS04 et 3 % de ZnS04 et se trouve à une température de 50 C. La fibre continue obtenue, qui est lavée et séchée de façon usuelle, possède un titre de 1100 deniers et contient 480 fils. Après le conditionnement, on détermine le pouvoir de rétention d'eau et le gonflement de la section transversale de la fibre à l'aide d'échantillons de fibres. Des essais témoins identiques sont exécutés avec des échantillons de fibres qui ont été filées à partir d'une Viscose ne contenant pas d'acide polyacrylique. Le pouvoir de rétention d'eau de la fibre conforme à l'invention est *, alors que celui de la fibre témoin n'est que de 67 %. Le gonflement de la section transversale de la fibre conforme à l'invention est 105%, alors que celui de la fibre témoin n'est que de 70 %. Le pouvoir de rétention d'eau exprimé en pourcent et le gonflement de la section transversale exprimé en pourcent des fibres d'essai et témoins indiqués dans les exemples représentatifs précédents sont déterminés selon les procédés suivants : (a) Mode opératoire pour la détermination du gonflement se condaire (" yonne (pouvoir de rétention d'eau) : Après imprégnation de 2 à 3 g de fibres de rayonne préalablement lavées et séchées avec de l'eau, l'excès d'eau est éliminé par centrifugation avec une force centrifuge égale à 2.500 à 3.500 fois l'accélération de la pesanteur, en l'espace de 15 minutes, dans des récipients d'essai en acier inoxydable. Ces récipients ont un diamètre intérieur de 22 mm et une profondeur de 25 mm, et sont munis de couvercles à vis pour la fermeture des deux extrémités. Un espace intermédiaire est prévu dans le bol de la centrifugeuse en dessous du récipient d'essai pour rassembler l'eau en excès qui est éliminée pendant la centrifugation du fil. La fibre extraite est introduite dans un flacon taré qu'on a pesé au préalable. On détermine le poids de lafibre gonflée et, après séchage toute la nuit à 105 C, on détermine également le poids de la'fibre sèche. Le gonflement exprimé en pourcent est-calculé selon l'équation suivante : Poids à l'état gonflé-poids à l'état sec X 100 poids à l'état sec Dans la colonne 6 du brevet des E. U. A. n 3 670 069 est décrit un mode opératoire plus ancien pour exécuter cette détermination. (b) Mode opératoire pour la détermination du gonflement de la section transversale en pourcent de fibres de rayonne. Après inclusion dans la paraffine des sections transversales des fils à mesurer d'une épaisseur de 5 à 6 sont coupées au microtome et préparées de façon usuelle, puis collées sur une lame porte-objet de microscope à l'aide de 1, 8-époxy-p-menthane, un liquide non gonflant servant au collage. On fait des microphotos des échantillons non gonflés avec un grossissement de 800 à 1000. Après séchage du liquide adhésif, la lame porte-objet est placée dans l'eau, puis on fait à nouveau des microphotos des mmes fibres. On doit photographier en tout au moins 12 à 15 fils à l'état gonflé et à l'état non gonflé. Les microphotos sont agrandies dans un projecteur jusqu'à un diamètre du fil de 101,6 à 127 mm. A l'aide d'un appareil de mesure de surface (planimètre), on mesure la surface de chaque fil avant le gonflement (A1) et après le gonflement (A2). Le gonflement en pourcent est déterminé à l'aide de l'équation suivante : Gonflement de la section transversale (%) = 1 x 100. A1 I1 est entendu que les exemples précédents sont donnés uniquement à titre illustratif et ne sont pas limitatifs de la portée de l'invention. On peut y apporter diverses modifications sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Fibres de cellulose régénérée codifiée ayant un pouvoir d'absorption et de rétention de l'eau amélioré, ca ractérisées par le fait qu'elles contiennent environ 2 à 6% en poids, sur la base du poids de la cellulose dans la Viscose, d'un sel alcalin occlus d'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire d'environ 50. 000 à 300. 000. 2. Fibres de cellulose régénérée modifiée se lon la revendication 1, caractérisées par le fait qu'elles contiennent environ 4 à 5 % en poids d'un sel d'acide polyacrylique ayant un poids moléculaire d'environ 150. 000.