Brevet FR2273091A1 — publié le 19751226

La présente invention concerne un procédé d'obtention de fibres poly@ nosiques non fibrillables. Les fibres polwnosiques, par leur structure, possèdent des caractéristiques mécaniques particulièrement incéressantes ; toutefois, cette structure leur apporte un détant de fibrillation lors de l'usure, gênant dans de nombreuses applications. Il est déjà connu de traiter les fibres cellulosiques, naturelles ou régénérées, par des produits multifonctionnels dont l'action provoque une réticulation qui spporte une amélioration du comportement des produits fabriqués avec ces fibres et en particulier donne une bonne infreissabilité. Ces traitements sont réalisés sur fils, fibres, tissus ou tricots, par imprégnation avec une solution du produit muitifonctionnel et d'un catalyseur, puis traitement R température élevée, au-dessus de 100 C. Il a maIntenant étè trouve, et c'est ce qui fait l'objet de la présente Invention un procédé d'obtention de fibres polynosiques non fibrillables, caractérisé par le rait que les fibres polynosiques sont traitées, au cours de leur fabrication, au stade du gonflement primaire, après complète régénération, par un un composé organique réticulant soluble dans l'eau,comportant au moins deux groupes réactionnels du type > N - CO - CH = CH2, en présence d'un catalyseur alcalin, et de préférence en présence de sulfate de sodium, à des températures inférieures à 100 C. Un aurre objet de l'invention concerne les fibres polynosiques obtenues par le procedé selon l'invention, caractérisées par une grande résistance à la fibrillation. Dans le procédé selon l'invention, la fibre polynosique, fabriquée selon un procédé cours, et présentée de préférence sous forme de nappe, est, après désulfuration t lavage, imprégnée par immersion ou arrosage, par une solution aque@se du réactif organique réticulant et du catalyseur alcalin ; la réaction peut s'effectuer à une température comprise entre la température ambiante et 100 C ; la fibre est ensuite à nouveau lavée, ensimée et séchée. Parmi les réactifs orgesiques préférés, on peut citer le triacryloyl hexahydro 1-C-S triaxine at la N-N'-méthylène-bis-acrylamide ; leur eoncen- tration doit de préférence Titre comprise entre 3 et 25 grammes par litre. Le catalyseur alcalin peut etre, soit le carbonate disodique à une con centration d'au moins 5 grammes par litre de solution, soit la soude a une .concentration d'au moins 1 gramme par litre de solution, soit le phosphate trisodique à une concentration d'au moins 10 grammes par litre de solution. On peut ajouter au milieu réactionnel, du sulfate de sodium dont le rye d'accélérateur de réaction apparaît à partir d'une concentration de 25 grammes par litre de solution. L'opération peut être réalisée en discontinu ou en continu, en deux phases successives ou en une phase. La quantité de produit fixé doit être de préférence comprise entre i et 3 % pour l'obtention d'une fibre polynosique selon l'invention. Les fibres réticulées ainsi obtenues, gardent les caractéristiques des fibres polynosiques et une résistance transversale prononcée qui se traduit dans la pratique par une absence totale de fibrillation lors du frottement, et b l'usure, et en particulier au cours des manutentions : blanchissage, teinture, etc.. ; leur affinité tinctoriale n'est pas modifiée. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter. Les méthodes d'évaluation des fibres,utilisées dans ces exemples,sont les suivantes - Ténacité et Allongement : méthode recommandée par le Bureau International pour la Standardisation des Fibres Artificielles (BISFA). - Ténacité à la boucle ; elle est exprimée en g/tex et mesurée sur fibre conditionnée à 220C EH 65, sur dynamomètre Instron : les deux extrémités d'une fibre sont serrées dans le mors supérieur du dynamomètre ; une autre fibre est passée dans la boucle formée et ses deux extrémités fixées ensuite dans le mors inférieur sous une prétension de 50 mg/dtex ; la résistance à la rupture est alors déterminée dans les conditions d'un essai dynamomètrique BISFA et la ténacité est calculée par rapport au titre du fil de la-boucle rompue. - Fibrillation : 2 g. de fibre coupés à 6 mm mis en suspension dans 1 litre d'eau sont fibrillés dans un mixer pendant 2 heures à 3 000 T/minute. L'examen au microscope et l'estimation de la fibrillation est fait selon la cotation de la Figure 1. Exemple l - Une pâte de bois au sulfate contenant 98 pour cent parties d'alphacellulose de degré de polymérisation 760 à 780 est trempée pendant 30 minutes dans une solution de soude h 240 grammes par litre, à une température de 180C, puis pressée jusqu'à un taux de 2,87, par rapport à l'alpha-cellulose. L'alcali-cellulose ainsi formé est déchiqueté dans un broyeur Werner pendant 45 minutes et mûri à 320 C- pendant 4 à 5 heures ; cet alcali-cellulose est ensuite traité par 48 7. (par rapport à l'alpha-cellulose) de sulfure de carbone dans une baratte pendant 5 h à une température de 22"C. Le xanthate résultant est introduit dans un mixer avec de l'eau et une solution de soude caustique pour être converti en une viscose contenant 5,5 % de cellulose de degré de polymérisation 600, 3,4 Z de soude, ayant une viscosité de 550 à 600 poises et un indice - final de 72, Cette viscose est filée dans un bain de coagulation contenant 17 g/litre d'acide sulfurique, 0,6 litre de sulfate de zinc, 60 g/litre de sulfate de sodium et 0,03 g/litre de dodécylbenzène sulfonate de sodium à une température de 220C, à l'aide d'une filière de 18 000 trous de 0,06 mm de diamètre. Les filaments, d'un titre unitaire final de 1,7 dtex, sont filés horizontalement en effectuant un parcours de 60 cm dans le bain de coagulation. Les filaments sont extraits du bain, puis subissent un étirage de 135 7 en passant sur des guides fixes disposés en chicane, Les câbles unitaires résultant chacun d'une filière sont alors rassemblés en une mèche et coupés à une longueur de 44 mm, la vitesse finale étant en ce point de 15 m/mn. La fibre issue de la coupeuse tombe dans un bain de traitement contenant 0,250 g/litre d'acide sulfurique à 43 C, puis est envoyée sur une machine de traitement en bourre par exemple la machine commercialisée par la firme Ring. A. Maurer SA, Berne, Suisse, où elle est-disposée sous forme d'un matelas de 4 kg au m2. Sous cette forme, elle subit successivement un traitement de décompose tion à l'aide d'un bain contenant 25 litre d'acide sulfurique à une tempé- rature de 60 C puis des traitements de ddsacidification, désulfuration, lavage selon les procédés connus, le matelas subissant au cours et en fin de chaque traitement des exprimages à l'aide des rouleaux presseurs disposés sur la machine. Après ces diverses opérations de préparation de la fibre polynosique en gonflement primaire, cette dernière est traitée,toujours sous forme de matelas, pendant 15 minutes par un bain aqueux maintenu à 700C contenant 20 g/litre de triacryloyl-hexahydro 1-3-5 triazine et 10 litre de carbonate disodique. Après le traitement réticulant, la fibre est lavée jusqu'à neutralisation, ensimée et séchée. Le gain de poids de la fibre est de 2 %,exprimé en poids,par rapport à la fibre non réticulée. Le tableau 1 donne les caractéristiques mécaniques de la fibre réticulée par rapport à la fibre non traitée. T A B L E A U 1 Fibre réticulée Fibre témoin Titre dtex 1,7 1,7 Ténacité g/tex ) 40 42 Allongement % ( état conditionné 13 14 Ténacité g/tex ) 29 31 ( état mouillé Allongement % 14 15 ) Ténacité à la boucle g/tex 4,8 6 Les cotations obtenues au test de fibrillation sont les suivantes Fibre traitée 0 Fibre témoin > 7 Des traitements de blanchiment et teinture ne modifient pas ces cotations. Exemple 2 Une fibre polynosique en gonflement primaire telle que préparée à l'exemple 1, est traitée 7O0C par un bain aqueux contenant 20 g/litre de triacryloyl-hexahydro 1-3-5-triazine, 10 g/litre de carbonate disodique, 100 g/litre de sulfate de sodium. Une durée de traitement de 6 minutes est suffisante pour obtenir une fibrillation nulle alors que 15 minutes sont nécessaires en l'absence de sulfate de sodium, comme dans l'exemple 1. Exemple 3- Une partie de fibre polynosique en gonflement primaire, telle que pré parée dans l'exemple 1 est traitée par 25 parties d'un bain aqueux consti tué par 20 g/litre de N-N'-méthylene-bis-acrylamide, 20 g/litre de soude, 100 g/litre de sulfate de sodium, pendant 8 minutes à 70 C ; la fibre est ensuite lavée jusqu'à neutralité, ensimée et séchée. La quantité de N-N'-méthylène-bis-acrylamide fixée est de 2,5 %, exprimée en poids. Les caractéristiques mécaniques de la fibre sont données dans le tableau 2, TABLEAU 2 Fibre réticulée Fibre témoin Titre dtex 1,7 1,7 Ténacité g/tex ) 39 42 Allongement s. ) état conditionné 14 14 Ténacité g/tex ) 28 31 Allongement ) état mouillé 16 15 Ténacité à la boucle g/tex 5 6 Les cotations obtenues au test de fibrillation sont les suivantes Fibre traitée 0 Fibre témoin > 7 Des traitements de blanchiment et de teinture portent les cotations aux valeurs suivantes Fibre traitée 1 Fibre témoin > 7 Exemple 4 Une fibre polynosique en gonflement primaire, telle que préparée dans l'exemple 1, est, après désulfuration, et lavage, exprimée àun taux-de 3 c'est-a-dire qu'une partie de fil contient deux parties d'eau Cette fibre est traitée, sous forme de nappe, sur une machine de trai tement, comme dans ltexemple 1, par un bain, à la température de 20 C, la durée de contact étant de 8 minutes1 et le bain étant recyclé et maintenu à composition constante par apport de la quantité de réactifs et d'eau nécessaire. La nappe de fibre est ensuite exprimée à un taux de 3 puis passe dans une enceinte portée à 800C par injection de vapeur en continu ; après un séjour de 18 minutes dans cette enceinte, la fibre est lavée jusqu'à complète neutralisation, exprimée, ensimée et séchée. Les caractéristiques mécaniques et de fibrillation, par rapport à la fibre n'ayant pas subi le traitement réticulant sont données dans le tableau 3, TABLEAU 3 Fibre réticulée Fibre témoin Titre dtex 1,7 1,7 Ténacité g/tex ) 40 42 ( état conditionné Allongement % 14 14 ) Ténacité g/tex ) 29 31 Allongement % ( état mouillé 16 15 Ténacité à la boucle g/tex 5 6 Fibrillation O > 7 Exemple 5 Selon le procédé décrit à l'exemple 1, on prépare une viscose ayant la composition suivante Alpha-cellulose 6,25 % Soude 3,85 Z Sulfure de carbone (par rapport à l'slpha-cellulose) 55 Z 78 Cette viscose, ayant une viscosité de 700 poises, est filée selon la technique exposée dans le brevet français n 1 567 078, dans un bain aqueux contenant 16 g/litre d'acide sulfurique, 0,3 g/litre de sulfate de zinc, 50 g/litre de sulfate de sodium. Les filaments formés sont extraits du bain et subissent deux étirages successifs, respectivement de 60 7. puis de 80 Z. Après ce deuxieme étirage, les filaments sont relaxés de 13 Z entre deux séries de rouleaux, dans un bain à 200C contenant 0,5 g/litre d'acide sulfurique. A la sortie de cette relaxation, les filaments sont complèteme-at régénérés dans un bain aqueux à 95 C contenant 10 g/litre d'acide sulfurique- et 20 litre de sulfate de sodium. La vitesse à l'extrémité du métier est 20 m/mn. Au sortir du métier, la mèche est coupée à 41 mm, mise sous forme d'un matelas de fibre, forme sous laquelle elle subit les traitements de désaci- dification, désulfuration, lavage, puis après exprimage à un taux de 2,9 (exprimé en poids) est traitée, à température ambiante, par une solution aqueuse ayant la composition-suivante : Triacryloyl-hexahydro 1-3-5 tri-azine 5 g/litre Carbonate de sodium 10 g/litre Sulfate de sodium 75 g/litre pendant 5 minutes en subissant trois arrosages alternés avec trois exprimages. Le bain est recyclé et maintenu à composition constante par addition des quantités ncessaires des réactifs et d'eau. Après exprimage final a un taux de 2,9, la nappe de fibre, d'un poids au m2 de 4 kilos est soumise en continu à un chauffage haute fréquence de 2 450 M Hertz. La durée de séjour dans le four est de 2 minutes. Les propriétés mécaniques de la fibre réticulée sont données dans le tableau 4. T A B L E k U 4 Fibre réticulée Fibre non réticulée Titre dtex 1,7 1,7 Ténacité g/tex ) 49 51 ( état conditionné Allongement % 14 15 ) Ténacité g/tex ) 39 41 Allongement P ( état mouillé 5 17 Résistance à la boucle g/tex 8,5 10 Les cotations obtenues au test de fibrillation sont les suivantes Fibre traitée 0 Fibre témoin > 7 REVENDI CATI ON s 1/ Procédé d'obtention de fibres polynosiques non fibrillables, caractérisé par le fait que les fibres polynosiques sont traitées, au cours de leur fabrication, au stade du gonflement primaire, après complète régénération, par un composé organique réticulant soluble dans l'eau comportant au moins deux groupes réactionnels du type > N - CO - CH = CH2, en présence d'un catalyseur alcalin et de préférence en présence de sulfate de sodium, à des températures inférieures à 100 C. 2/ Procédé selon la revendication 1 dans lequel le composé organique réticulant est le triacryloyl-hexahydro 1-3-5 triazine. 3/ Procédé selon la revendication 1 dans lequel le composé organique réticulant est la N-N'-méthylène-bis-acrylamide. 4/ Procédé selon la revendication 1 dans lequel la réticulation est effectuée par un chauffage haute fréquence. 5/ Fibres polynosiques non fibrillables obtenues par le procédé selon la revendication 1.