Brevet FR2209864A1 — publié le 19740705

lia présente invention concerne un procédé de production de matériau teint. Il concerne un nouveau moyen pour obtenir une pé nétration rapide et uniforme de la matière colorante dans des fibres ou filaments organiqnles. Les procédés de teinture sont xénéra- lement dispendieux et délicats, principalement du fait des longs temps de teinture nécessaires, de la difficulté d'obtenir une uniformité de nuance sur tout le produit teint et étalement du fait des difficultés et des colts de séchage du produit teint.Cette dernière difficulté resulte du taist que, pour obtenir une teinture uniforme, il était nécessaire d'utiliser un large excédent de matière colorante pour que le produit à teindre soit saturé de cette matière colorante et garantir ainsi que les particules de colorant soient présente sur toutes les parties du produit à teindre. l'ors- que le colorent est un colorant aqueux, ceci signifie que, immé- diatement après teinture, le produit renferme un large excédent d'eau qui doit être éliminé.Bien qu'en exprimant le produit, on puisse chasser la plus grande partie de l'eau libre, il reste encore un grand volume d'eau physiquement combinée à l'intérieur du produit, que l'on ne peut pas chasser Dar pressage', mais seulement par évaporation, habituellement en chauffant. B'eau a une chaleur spécifique et une chaleur latente si élevées que l'on doit dépenser une auantité considérable d'énergie thermique nour éliminer l'eau indésirable. L'invention présente un autre aspect. Il est de plus en plus courant de produire des produits textiles sous forme de structures composites incorporant à la fois des fibres naturelles et des fibres synthétiques. Ces produits composites sont préparés sous la forme de fils multifilaments et de filés, et de tissus tissés et tricotés. Il était jusqu'ici difficile et long de teindre ces produits composites du fait ou'habituellement les tissus naturels et les tissus synthétiques réagissent de façon complètement différente aux matières colorantes couramment employées pour teindre ces produits.Par exemple, les fibres naturelles sont mieux teintes avec des matières colorantes ioniques oui comprennent des colorants di rects, des colorants réactifs, des colorants de cuve et des colorants azoTques -pour le coton et des colorants acides pour la laine. Ces colorants sont moins efficaces, voire même D as efficaces du tout, avec certaines fibres synthétiaues. On peut teindre toutes les fibres synthétiaues avec des colorants dispersés. On peut également teindre certaines fibres synthétioues avec des colorants aci des ou des colorants basiques. lies colorants dispersés sont peu ou pas du tout efficaces avec la majorité des fibres naturelles. Le processus de teinture utilisé jusqu'ici pour ces produits composites a consisté, soit à utiliser une technique de teinture en deux stades, avec un seul bain, en système aqueux et en utilisant un mélange d'un colorant de cuve et d'un colorant dispersé, pour teindre séparément les composants constituants avant de les assembler, soit à soumettre le prqduit composite à deux opérations de teinture séparées pour éviter le mélange des deux colorants donnant un seul colorant de couleur intermédiaire ou pour éviter une réaction entre les colorants. Ces opérations de teinture séparées sont coûteuses et présentent des inconvénients du fait des deux opérations de teinture indépendantes. Il serait évidemment très intéressant du point de vue technique de pouvoir préparer des produits composites teints en une seule opération. Le procédé de la présente invention se prête particulièrement bien à la production en une seule opération de produits comppsites teints, notamment dans le cas où les composants du produit ont leurs propres exigences de teinture, parfois complètement différen- tes. Les différents composants peuvent titre tous de la mtme couleur ou peuvent tre de couleurs différentes. Il est ainsi bien entendu que le produit à teindre peut tre un produit homogène pouvant autre teint par une seule matière colorante, ou peut et-7e un composant d'un produit composite dont l'autre, ou les autres composants sont pratiquement insensibles aux matières colorantes pouvant teindre- le premier composant. Selon l'invention, un procédé de production de matériaux teints consiste à préparer une matière colorante caractérisée en ce qu'elle contient au moins deux composants liquides dont la densité spécifique diffère d'au moins 0,01 et dont la solubilité de chacun dans l'autre est inférieure à 54b, un des composants liquides a une affinité pour le matériau à teindre et contient en solution une matière colorante appropriée à teindre ce matériau et ce composant liquide est reparti dans l'autre composant liquide sous la forme de JlobtSes distinctes, dont la plupart des particules ont une dimension comprise entre 2,5 mm et 5 x 10 3 mm, et on soumet le ma- tériau à teindre à la matière colorante à l'intérieur de laquelle sont répartis les globules. Lorsque le produit à teindre contient plusieurs composants de caractéristiaues différentes, dont un seul est à teindre, le premier composant liquide a une affinité pour ce composant à teindre et la matière colorante dissoute dans le composant liquide est propre à ne teindre que ce composant. Lorsaue le produit à teindre est formé par plusieurs composants de caractéristiques différentes et que deux au moins de ces composants doivent titre teints séparément, le premier composant liauide a une affinité pour l'un des composants et contient en solution une matière colorante pouvant teindre seulenent ce premier composant et l'autre composant liquide contient en solution une ina- tière colorante appropriée pour teindre au moins un autre composant. Les globules peuvent titre formés en agitant les composants liquides mélanges. Le composant contenant la matière colorante dissoute a de préférence un volume pratiquement juste égal à celui nécessaire pour teindre la quantité particulière de produit à teindre. Le composant contenant le colorant peut titre un composant aqueux, le colorant étant un colorant aqueux. Â la place, ou en addition, on peut utiliser de 11 eau, des alcools, des esters et des cellosolves, des glycols et de 1 1ammoniaque. Dans ce cas, - la proportion en poids du colorant au produit à teindre peut se trouver comprise entre 3:1 et 0,5:t, la proportion de l'autre composant pouvant~ttre beaucoup plus grande, par exemple dix fois plus grande. De préférence, les matières des deux composants sont choisies pour que la tension interfaciale entre elles soit aussi grande que possible. Ceci facilite la formation de globules par le composant ayant la tension interfaciale avec l'air la plus élevée. Un composant liquide peut contenir du perchloroéthylène et une proportion élevée d'un silicone fluide et/ou d'un hydrocarbure. Pour teindre certains produits, un hydrocarbure est tout à fait approprié. I1 peut se substituer au silicone fluide et est beaucoup moins cher que ce dernier. Dans certains 'cas, on peut remplacer le perchloroéthylène par un autre liquide organique, par exemple des esters, notamment des phtalates. Bien qu'il importe peu que le composant liquide forme des globules avec l'autre composant liquide lorsqu'il n'y a qu'un produit à teindre, c'est-à-dire que le colorant ne doit ventre dissous que dans un seul composant, il est préférable que ce soit le composant liquide porteur du colorant qui forme les globules dans l'autre composant liquide. Ceci facilite la rapidité de teinture et l'épuisement élevé du colorant. La raison en est que, en pra tique, la proportion du composant liquide porteur du colorant dans la matière colorante est habituellement beaucoup plus élevée que celle du composant liquide formant les globules Dans le procédé, on peut en outre appliquer un liquide de nettoyage sur le produit après la fin de la teinture.Ce liquide de nettoyage peut titre de l'acétone ou du perchloroéthylène, mais il n'est pas nécessairement limité à ces solvants. Lorsqu'on utilise un silicone fluide comme composant porteur, le perchloroéthylène est utile pour enlever le surplus de silicone fluide dans le produit teint; avec certains produits, on peut utiliser un fluide de nettoyage aqueux. Après la fin de la teinture, on peut en outre faire passer la matière colorante usée dans un agent d'enlèvement de l'eau. Un tel agent peut tre des rebuts de coton ou du chlorure de calcium anhy- dre. Ceci sert également à extraire le colorant non utilisé. On peut en outre soumettre le produit à un traitement à la vapeur après terminaison des opérations de teinture et de nettoyage et après enlèvement de la matière colorante usée. Ce traitement sert à enlever les substances restantes d'une opération de teinture. Par exemple, le traitement à la vapeur est efficace pour extraire le perchloroéthylène. On peut en outre filtrer la matière colorante usée à travers du charbon activé ét/ou on peut distiller la matière colorante usée et/ou on peut la soumettre à un traitement d'échange dotions. Le filtrage sur du carbone enlève la matière colorante et permet de récupérer des substances telles que silicone fluide, perchloroéthy lène et eau; la distillation extrait' et permet de récupérer des substances telles que acétone et perchloroéthylène, et le traitement par échange d'ions régénère l'eau.Du fait que le colorant contenu dans les globules est normalement épuisé à 100,' ou presque, lorsque ce colorant est aqueux, toute eau récupérée, soit comme résidu de teinture, soit d'un nettoyage aqueux ultérieur, est pratiquement pure de sorte que sa réutilisation ne pose que peu ou pas de difficultés. Comme colorants ioniques utilisés dans le procédé, on peut citer: des colorants directs et réactifs de cuve pour le coton, des colorants basiques pour le polyacrylonitrile, des colorants acides pour les polyamides et des colorants réactifs, des colorants acides et des colorants acides prémétallisés pour la laine. On va maintenent donner des exemples de mise en oeuvre du procédé: exemple 1 Une bobine de 0,5 kg de fil à coudre mercerisé blanc 50/3 (densité: 0,31 g/cm3) est teinte sur une machine à une seule bobine pouvant donner l'agitation désirée. Le bain de teinture est constitué par un mélange de white spirit/perchloroéthylène: eau avec un nourcentage de 10:1. e colorant est du Bleu Procyon Ng-3G à 1%, avec 20 g par litre (eau) de sel commun et 5 g par litre (eau) de soude calcinée. On fait circuler le mélange de white spirit et de perchloroéthylène à travers la bobine, à tenpérature ambiante.Le colorant et le sel commun sont dissous dans 11 eau et ajoutés au bain. On agite le bain de teinture pour que le composant eau forme des globules dans-le composant white s-lrlt/perchloro- éthylène. Après 15 minutes, on ajoute la moitié de la soude calcinée dissoute dans un peu d'eau; après 20 minutes, on ajoute l'autre moitié de la soude calcinée dissoute dans un peu d'eau. La durée totale de l'opération de teinture est de 45 minutes à une température comprise entre 29 et 34oC. après teinture, on vidange le bain, on retire la bobine et on la soumet à centrifugation pour éliminer autant de solvant que possible, puis on la savonne, on la lave et on la sèche à l'air chaud. Exemple 2 Une bobine de 400 g de nylon gonflant 78/4 (densité: 0,15 g par cm3) est teinte dans la même machine que dans l'exemple I et dans un mélange de silicone/perchloroéthylène (92%/10% en volume) et dreau pendant 30 minutes en utilisant un rapport eau:fil de 1,5:1 et un rapport silicone/perchloroéthylène:eau de 14,3:1. Le colorant est du Vert Nylomine C-3G à 5% et les additifs sont du sulfate d'ammonium pour 3% et de l'acide acétique à 80,' pour 1,1ffi. On fait circuler le mélange silicone/perchloroéthylène à travers la bobine à une température de 400C. le colorant, le sulfate d'ammonium et l'acide acétique sont dissous dans l'eau et ajoutés au bain. Le bain de teinture est agité pour que le composant eau contenant la matière colorante forme des globules dans le composant silicone/perchloroéthylène. Le pli de la solution aqueuse est 4,3. On élève la température à 630C pendant 30 minutes. Après teinture, le bain est vidangé. La bobine est retirée et soumise à centrifugation pour extraire autant de solvant que possible, puis on la lave Eeux fois à l'acétone à 490C. La bobine est ensuite séchée à l'air chaud. Les avantages du procédé sont : (1) grande réduction des durées de cycle (2) rendement maximal de la matière colorante (3) abaissement des coûts des agents chimiaues auxiliaires (4) pénétration complète et bonne. uniformité de la teinture (5) possibilité de teindre des matériaux composites avec des com posant de meme couleur ou de couleurs différentes. Même lorsque les deux composants liquides portent des colorants dissous pour teindre un matériau composite, un seul de ces composants exige de présenter une affinité pour le produit pour lequel son colorant dissous est approprié. La raison en est que le colorant dans le composant liquide présentant l'affinité pour le produit qu'ii doit teindre termine son action de teinture et s'épuise complètement ou presque, bien avant que l'action de teinture soit effectuée par le colorant dans l'autre composant liquide, de telle sorte que le colorant dans cet autre 'composant liquide peut continuer sa propre action de teinture sans autre gdné par la plus grande rapidité de teinture du premier colorant. Il est bien entendu que ce procédé présente également des aPplications importantes dans la teinture des fils et que l'application des substances sur le produit à teindre peut s'effectuer par tout procédé praticable, p?r exemple immersion du produit dans le bain de teinture agité, réfoulement du bain de teinture à travers le produit à teindre, ou impression du bain de teinture sur le produit, teinture dans l'espace et au hasard du produit à partir du bain de teinture, ou toute combinaison de ces procédés ou de tout autre procédé praticable. il doit autre également compris que le produit à teindre peut déjà avoir été traité d'une certaine façon; par exemple, il peut avoir été blanchi ou meme déjà teint ou imprimé. La présente invention présente deux avantages principaux, résultant tous deux de la différence de densités des deux composants. Le premier est qu'une différence inférieure -à 0,01 entre les densités des liquides composants mélangés soulève des difficultés considérables lorsau'il s'agit de séparer les deux composants après la fin de l'opération de teinture.Comme il est nécessaire pour des raisons économiques de sép rer-les deux composants restants de fa çon à pouvoir réutiliser le composant porteur de globules, il est nécessaire que la différence de densités soit au moins O,Ol. Le second est que la possibilité d'utiliser des composants liauides de densités différentes élimine la nécessité d'égaliser les densités de ces composants liquides, évitant ainsi la difficulté d'un assortiment soigneux. La formation des globules par agitation du bain de teinture permet d'utiliser des liquides de densités différentes. 'il n'y a pas agitation et s'ils n1 ont pas la même densité, les composants tendent à se séparer ou à former des couches. L'agitation répartit l'un des composants dans l'autre, mee lorsque les densités sont différentes, et le composant dont la tension interfaciale avec l'air est la plus élevée forme des globules dans ltau- tre composant. Non seulement cette agitation distribue les globules dans le composant liquide porteur de globules avec une répartition constante, mais elle permet également d'être martre de la dimension des globules, ce qui facilite la rapidité et l'uniformité de la teinture. REVENDICATIONS 1.- Procédé de production de matériaux teints, consistant b appliquer sur le matériau à teindre un bain de teinture ayant au moins deux composants liquides, caractérisé par le fait que les densités spécifiques de ces composants liquides diffèrent l'une de l'autre d'au moins 0,01 et que la solubilité de chacun dans l'au- tre est inférieure à 5 %, qu'un composant liquide a une affinit pour le matériau à teindre et contient en solution un colorant approprié pour teindre ce matériau, et que le bain de teinture contient un composant liquide réparti dans l'autre composant liquide sous la forme de globules distincts dont la plus grande partie des particules a une dimension comprise entre 2,5 mn et 5 t 10 io-3 n. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau à teindre est formé par plusieurs matériaux constitutifs, dans le- quel un composant liquide a une affinité pour un seul des mat6- riaux constitutif s et contient en solution un colorant agproptlV pour teindre ce matériau constitutif. 3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau à teindre est formé dtau moins deux matériaux constitutifs et l'un des composants liquides a une affinité pour un des matériau cone- titutifs et contient en solution un colorant approprié pour teint dre uniquement ce matériau constitutif, l'autre composant liquide contenant en solution un colorant approprié pour teindre au oins un autre matériau constitutif. 4.- Procédé selon la revendication t, dans lequel les globules sont formés en agitant les composants liquides mélange. 5.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le compo- sant contenant le colorant en solution a un volume pratiquement Juste égal à celui qui est nécessaire pour teindre un lot particulier de matériau à teindre. 6.- Procédé selon la revendication i, dans lequel le composant liquide contenant le colorant est un composant aqueux, le colorant étant un colorant aqueux. 7.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le compo sant liquide contenant le colorant contient, au moins en partie, au moins une substance choisie dans le groupe comprenant les al- cools, esters, cellosolves, glycols et ammoniaque. 8.- Procédé selon la revendication 7, dans lequel le colorant est un colorant ionique. 9.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rapport en poids entre le composant liquide contenant le colorant dans le bain de teinture et le matériau à ti3idre est compris entre 3 : 1 et 0,5 : 1, la proportion de l'autre composant liquide étant plus grande. tO.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tension interfaciale du premier composant liquide avec l'air est supérieure à celle de l'autre composant liquide. 11.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel un compo sant liquide contient du perchloro-éthylène et au moins une autre substance choisie parmi les silicones fluides et les hydrocarbures. 12.- Procédé selon la revendication 6, dans lequel, après la fin de la teinture, on fait passer le bain de teinture usé à travers un agent d' nlèvement de l'eau. 13.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau est soumis à un traitement à la vapeur après la fin des opérations de teinture.