Brevet FR2274726A1 — publié le 19760109

L'invention concerne un procédé de teinture qui se distingue par le fait queil utilise la pulvérisation comme principe fondamental pour l'obtention d'une teinture de très grande qualité, tant sur les textiles naturels que sur les textiles artificiels. La teinture s'effectue en mene temps que l'on procède à la préparation et au filage, en profitant de la friction qui se produit entre les fibres pour assurer l'unisson de la teinture. La pulvérisation, et par conséquent la teinture, s'obtient par la voie normale de l-ensimage des fibres, ou encore au moyen de machines adaptées à cet effet. On utilise, pour l'ensimage un mélange colorant/lubrifiant préalablement calculé selon la matière à teindre et le type de colorants nécessaires. blais surtout, ce qui caractérise le plus le procédé est le fait qu'il ne produit pas d'effluents, car tous les produits contenus dans le mélange colorantXlubrifiant seront absorbés par les fibres. Ainsi, l'invention est non seulement économique, mais elle représente sans aucun doute une contribution precieuse à la diminution de la pollution des eauxs car ne produisant pas d'effluents, elle diminue en proportion considerable aussi bien le volume que les traitements des eaux résiduelles. Ce procédé présente encore les principaux avantages suivants ç économie de temps5 d'énergie, d'appareils de teinture, de produits et d eau, il donne un fil de très grande qualité et, de plus, rend possibles certains effets particuliers. I1 est possible de faire des moulinés avec des fibres de grand volume (H.B.), ce qui est impossible à obtenir par les procédés habituels. Il réduit les cassures entre la filature et la destination. On peut teindre en couleur exactement semblable à ltéchantillon et opérer sur une quantité de I!crdre de deux mille kilos en une seule partie de filage. Le procédé de teinture sans effluents peut être utilisé aussi bien dans le filage des textiles peignés que dans celui des textiles cardés 5 en variant légèrement le procédé d'application initial de pulvérisation. Alors que en ce qui concerne les textiles peignés la pulvérisation est effectuée dans les machines habituelles avec de léeqr-es Izodification5 pour les textiles cardés, il est indispensable d"erlcyer une machine spécialenent conçue å cet effet et qui est décrite dans la présente description. Pour une meilleure compréhension du procédé, cette description se divise en deux parties, la première s'appliquant aux matériaux peignés et la seconde aux natériaux cardés. Comme on le sait, les textiles bruts que l'c.. file avec "peignage" se présentent sous forme de mèches aux fibres parallèles; il est facile d'appliquer la pulvérisation dans le premier mélangeur, par l'intermédiaire des dispositifs ordinaires utilisés pour l'ensimage des mèches. Cependant, dans la pratique, il se révèle que la pulvérisation de certains colorants liquides est susceptible de polluer le milieu ambiant, soit par une odeur gênante, soit par la toxicité de ces colorants. Ainsi, il devient nécessaire de rectifier ces dispositifs habituels en les isolant pour que le procédé puisse être exécuté sans aucùne appre- hension. Ces innovations seront présentées en temps opportun par les constructeurs des appareils. La teinture et le filage commencent simulta nément et, pour cela, il est nécessaire d'adapter les colorants et le lubrifiant adéquat au même matériel; par conséquent, on peut affirmer que l"'a, b, c" de l'invention sera a) Savoir quelle est la couleur à imiter et la qualité des fibres à teindre; b) Sélectionner les colorants et déterminer les pourcentages exacts à utiliser au laboratoire par le procédé ccurant, c) Choisir le lubrifiant adéquat qui puisse assurer la qualité du filage et qui en même temps ne nuise pas à la teinture. Le comportement ionique est fondamental en plus des propriétés indispensables aux traitements thermiques pour la ~fixation des colorants. Une fois observé l1,,a, b, c" du procédé, on est à neme de le poursuivre. En résumés le procédé de teinture sans effluents se déroule en trois phases qui sont les suivantes 10) Application du mélange colorant/ensinage sur la mèche, au début de la préparation; 20) Imprégnation et égalisation du mélange, dans les fibres, pendant la préparation, et la fixation; 30) Fixation des colcrants au moyen des traitements thermiques appropriés. Dans la phase d'application, on pulvérise à l'aide de pulvériseurs réglables, placés dans la prenière machine de préparation, de manière à garantir une répartition uniforme du mélange colorant/lubrifiant. Le mélange étant d'une importance capitale pour la qualité du résultat final, on énumère consécutivement les règles de base pour l'obtention de mélanges de bonne qualité, d'application facile et donnant le meilleur rendement. On suivra toujours le critère qui consiste à choisir parmi les colorants ceux dont la solidité est la meilleure, en donnant la préférence parmi ces derniers à ceux qui se présentent sous forme liquide et qui sont les plus concentrés. On devra tenir compte du fait que l'objectif est d'atteindre toujours le maximum d'intensité de couleur en utilisant le minimum de liquide, car ltexcès d'humidité ne profite guère à la fixation; il peut, bien au contraire, lui nuire. Quand il n'est pas possible d'obtenir sur le marché des colorants sous forme liquide comme il est nécessaire de les employer dans le procéder, la dissolution de colorants en poudre identiques s'avère indispensable. On devra, dans ce cas, obtenir une bonne dissolution, avec le minimum de liquide, pour les raisons déjà alléguées. Presque tous les colorants peuvent être appliqués par ce procédé, à l'exception de ceux qui requierent un développement postérieur; c'est le cas des colorants au chrome, dans la laine, des Indanthrènes dans le coton, etc. On exclura également tous les colorants qui nécessitent une grande proportion d'acide pour se développer, car les appareils utilisés risqueraient d'en être affectés. Les essais effectués jusqu a maintenant révèlent que, en travaillant dans un champ de pH 4-8, l'état de conservation des appareils demeure parfait, meme pendant de longues périodes. L'explication de ce non-sens apparent se trouve dans le mélange colorant/lubrifiant, parce que le lubrifiant, outre sa fonction principale, en a ici une autre non moins importante : la protection des machines. On a adopté le nom générique de lubrifiant étant donné que la fonction principale de cet agent est de lubrifier les fibres afin qu'elles glissent les unes sur les autres, en permettant en même temps aux molécules du colorant de se déposer lentement et uniformément sur les fibres, sans rendre l'étirage plus difficile. Sur les fibres artificielles on pourra avantageusement employer un anti-statique ou aussi un produit assouplissadt qui réunit les caractéristiques de base, au lieu du lubrifiant ordinaire. Etant donné les combinaisons nultiples que permet le produit et étant donné le grand nombre de produits existant sur le marché, il est impossible ici d'en recommander un, car tout dépendra, avant tout, de la fibre à teindre et des conditions locales de travail.Comme règle générç on pourra ajouter que les produits modernes de préparation et de fixation s'adaptent parfaitement au procédé, pourvu que l'on observe toujours les règles de compatibilité. également, en règle générale, et parce qu'il est impossible de prévoir toutes les hypothèses, on calculera le mélange colorant/lubrifiant de la manière suivante a) On calculera, en laboratoire, le pourcentage des colorants pour l'obtention de la couleur désirée par le procédé conventionnel; b) On transposera la recette obtenue au laboratoire en une recette définitive, qui sera toujours augmentée de 10 %, ce qui signifie que, à un pourcentage de laboratoire de valeur égale à 0,6 %, correspondra 0,66 % dans la recette définitive. On calcule ensuite la quantité de colorants nécessaire en fonction du poids de matière à teindre et le lubrifiant nécessaire. Celui-ci sera calculé, suivant la fibre, entre 0,5 So et 2 %, suivant qu'il s'agit de fibres artificielles ou naturelles. Exemple : -Pour 2000 kg de fibre artificielle Pourcentages et quantités respectives 0,5 % Jaune liquide .............. 10 000 grammes Variable 0,025 % Bleu " .............. 500 0,015 % Rouge " .............. 300 Constante 0,5 % Lubrifiant .............. 10 000 1,04 % 20 800 granmes Variable 0,96 % Eau 19 200 2,00 ,% TOTAL 40 000 grammes Pour ce pourcentage de colorants, on devra prendre des mesures pour que les atomiseurs soient réglés de manière à distribuer régulièrement 20 800 grammes sur les 2 000 kg de matériau. Dans la pratique, cependant, on a vérifié que pour éviter le problème de l'ajustement continuel des atomiseurs, il valait mieux partir toujours d'un pour centage unique d'application.On sait que pour les fibres arti- cielles le pourcentage d'application idéal est de 2 %, ce qui revient à dire que pour 100 kg de ce type de fibres on consommer 2 kg du mélange. Toutes les fois où le total calculé du mélange colorant/lubrifiant n'atteint pas 2 %, on ajoutera de l'eau pour atteindre ce pourcentage. Dans 11 exemple donné plus haut, le pourcentage calculé étant de 1,04 %, il sera nécessaire d'ajouter 0,965 d'eau jusqu'à atteindre le pourcentage idéal de 2 R. Ainsi, l'eau qui, en 1970, n'entrait pas en ligne de compte dans la description de l'invention, devient le neilleur agent régulateur des pourcentages et, par conséquent, elle devient indispensable au procédé de teinture sans effluents.On peut déduire de ce qui précède que la quantité d'eau varie suivant la variation des quantités calculées. Quand il s'agit de couleurs intenses, dans lesquelles le pourcentage calculé dépasse les 2 %, il convient d'essayer sur de petites quantités, dans le cas des textiles à l'état brut à carder et, il est indispensable de le faire dans le cas des textiles peignés, car des difficultés peuvent surgir au cours du filage. Ceci étant l'unique inconvénient du procédé - car ainsi il y aura peu de possibilités d'obtenir des couleurs foncées - diverses études ont été faites en vue de vaincre cet inconvénient dont la solution viendra en son temps par l'intermédiaire des fabricants de colorants et de machines. En résumé, il ne convient pas dans le cas des fibres artificielles de dépasser le pourcentage d'application de 2 % sans essais préalables; on peut suppléer à cette déficience en ayant recours à des colorants liquides concentrés. En ce qui concerne les fibres naturelles, un tel inconvénient n'existe pas, étant donné que ces fibres supportent, sans qu'il y ait de difficultés de fixation, des quantités d'humidité de l'ordre de 8 %; le pourcentage d'application peut même aller jusqu'à 10 % ou 12 m sur des textiles cardés. Il est à noter, à nouveau, que, dans ce cas, il est indispensable d'élever à 2 % le pourcentage de lubrifiant. Dans chacun des cas, il est important de veiller à assurer les deux fins envisagées - la fixation et la teinture - outre les cas particuliers à chaque entreprise. Eventuellement, on peut ajouter au mélange colorant/lubrifiant d'autres produits auxiliaires qui viennent renforcer ou aider le but poursuivi. On peut citer les produits assouplissants, mouillants, dispersants, et autres parti lesquels on citera en particulier l'urée, comme auxiliaire pour le développement et la fixation des colorants. Après l'application du mélange colorant/ lubrifiant, le matériau présente une coloration irrégulière et de nombreux points blancs. Il est nécessaire d'attendre le passage aux machines suivantes pour procéder à l'égalisation, à travers les mélanges et les étirages, qui frottent les fibres entre elles jusqu'à ce que l'unisson soit très bon. Il convient de procéder également à des essais de couleur au début de l'application du mélange, en prélevant une petite quantité de mèche à la sortie de la machine de la troisième ou de la quatrième bobine, pour être certain de la régularité. On fait tout de suite passer cette petite quantité - 100 ou 200 grammes - plusieurs fois dans un "Gill", jusqu'à l'obtention d'une couleur uniforme. On procède ensuite au développement et à la fixation de la couleur - en introduisant l'échantillon dans un autoclave, à une température appropriée à la fibre et aux colorants, pour effectuer le traitement approprié. Le résultat obtenu sera alors comparé à l'échantillon type. De cette façon, il est impossible qu'une nuance quelconque soit mal imitée, car elle pourra toujours être rectifiée. En supposant que la nuance soit trop claire, on la règle en ajoutant dans le mélange déjà fabriqué la quantité de colorant manquante, pourvu que cette addition n'excède pas plus de 10 ao la totalité du pourcentage d'application. Cela revient à dire que, si le pourcentage d'application est de 2 %, il ne faudra pas ajouter plus de 0,2 % de colorant, continuant de la sorte à observer les règles mentionnées ci-dessus. Si la nuance est trop foncée, il y aura deux solutions : la preniere consistera à augmenter la quantité de matière à teindre et à augmenter proportionnellement la quantité d'eau; la seconde consistera a' diminuer le pourcentage d'application et à rejeter l'excès final de nélange. Etant donné que le colorant est presque toujours fixé seulement à la fin du filage, on a craint que les machines de préparation et de filage fussent trop souillées de colorant la fin d'une teinture. Nais la pratique a révélé que la souiller n'est évidente que dans la machine effectuant l'application du mélange colorant/lubrifiant; et, même là, cette souillure peut être facilement enlevée, étant donné qu'il s'agit d'un mélange huileux. Dans cette phase de fabrication, les colorants ne sont pas fixés et par suite ne sont pas solides. I1 devient, en conséquence, extrêmement important de toujours procéder å leur maniement avec soin et, surtout, il faut éviter de les toucher avec les mains mouillées. Toutefois, le fil déjà fabriqué peut être emmagasiné pendant longtemps dans des lieux sombres ou dans des sacs opaques, en attendant d'autres phases de fabrication (passage en bobineuses, mise en écheveaux, etc.). La phase de fixation est sans doute la plus délicate du procédé et doit être toujours exécutée dans des machines automatisées, afin d'obtenir une régularité parfaite dans la fixation d'une même partie de filage. Des exemples tirés de la pratique démontrent que la méthode la plus sûre pour la fixation des colorants est celle qui s'effectue dans des autoclaves automatiques. Toutefois, dans 1'avenir, la fixation sera toujours effectuée dans des machines spéciales. Comme il est facile de le comprendre, il s'avère impossible de donner des normes rigides pour la fixation des colorants, quand le nombre de ces derniers que lton peut utiliser dans le procédé est si grand.Pour cette raison, on peut seulement énoncer la règle générale pour les autoclaves automatiques - Vide de 3 minutes; - Augmentation de la pression et de la température contrôlée à 1030C en 15 minutes; - Fixation à 1030C de 15 à 45 minutes selon le type de colorants; - Refroidissement et vide, 2 minutes. Ce cycle a été utilisé dans la pratique avec les meilleurs résultats, en ce qui concerne la fixation de colorants, le textile se trouvant à la phase de fil en écheveaux ou en bobines. Lorsqu'on a l'intention de faire la fixation à la phase de mèche, soit au début, soit à la fin de la préparation, le cycle de fixation pourra être abrégé, les vides du début et de la fin ainsi que le refroidissement étant supprimés quand cela est possible. La règle générale indiquée a été spécialement conçue pour les fibres de "polyacrylonitrile", qu"il s'agisse ou non de fibres "haut volume" (H.B.), cette règle ayant été appliquée toutefois aux fils de laine avec de bons résultats. Pour les polyesters, la température doit monter jusqu'à l'ordre de 1300C et même plus. Les indications du fabricant du colorant, seront, dans ce cas, précieuses. Le cycle de teinture une fois terminé avec la fixation des colorants, l'opération de teinture sans effluents sera en même temps terminée, quelle que soit la phase dans laquelle s'est effectuée la fixation car, à partir de ce moment, tout sera normal et s'effectuera comme d'habitude. Les épreuves de solidité ont donné des résultats identiques à ceux obtenus par les procédés courants. On a cependant trouvé des cas où les résultats sont supérieurs à ceux obtenus habituellement, du fait entre autres que ce procédé dispense des produits auxiliaires, qui sont susceptibles d'atténuer la solidité. Le cas le plus flagrant est celui des acryliques où les résultats sont en général supérieurs à ceux qu'on obtient habituellement, parce que la fibre n'est pas saturée et surtout parce qu'elle n'est jamais affectée par les bains d'eau bouillante qui contribuent tellement à l'aspect désagréable du "pilling". On obtient ainsi des fils de très grande qualité et au coût le plus bas, car on exploite totalement les potentialités des fibres et des colorants. Avec ce procédé, on évite les difficultés de reproduction, les défauts d'irrégularités dans les fibres synthétiques auxquelles la teinture en appareil fait subir des déformations, surtout lorsque le matériau teint est en écheveaux. Les fibres naturelles ou artificielles, qui sont destinées au filage de produits cardés, présentent les fibres non alignées et irrégulières, ce qui gêne l'imprégnation par le mélange colorant/lubrifiant. Il était nécessaire de créer une machine qui, sans gêner ni compromettre les phases suivantes du procédé du filage, soit capable de fonctionner comme un "mélangeur" de textiles peignés. Aussi - et faisant partie de la présente invention, on trouvera le schéma de la machine, qui est essentiellement caractérisée en ce qu'elle est constituée des éléments suivants. - Approvisionneur de fibres à l'état brut, constitué par un tapis roulant garni de becs et qui, à une vitesse constante, approvisionne régulièrement le transporteur d'entrée 2 (figure 1); - Transporteur d'entrée, formé d'un plateau qui, non seulement, présente les fibres à la pulvérisation 3, mais aussi les transporte jusqu'à l'organe d'imprégnation 4 (figure 1) - Pulvériseurs situés au dessus du ran- porteur 2 et qui assurent la répartition régulière du mélange colorant/lubrifiant. Ils sont munis de commandes électriques capables de supprimer la pulvérisation en cas d'arrêt de l'approvisionnement. On évite ainsi les agglomérations de colorants.Le réglage du pourcentage d'application, aussi bien que le degré de dispersion, est effectué au moyen d'air comprimé; appliqué au réservoir 10 et dans le pulvériseiw même. On obtient ainsi une répartition homogène et régulière du mélangez - Organe d'imprégnation, constitué par un groupe de rouleaux cannelés, les uns fixes et les autres réglables, de manière à obtenir une pression déterminée sur les fibres déjà pulvérisées.La fonction de ce groupe de rouleaux est d'aider à l'imprégnation du mélange appliqué dans les fibres à l'état brut, en même temps qu'il les prépare pour la phase suivante - Organe 'ouvreur-mélangeurst composé d'un groupe de tambours recouverts de becs lEgerement inclinés. Ie diamètre de ces tambours a été calculé de telle manière que, par friction, on obtient simultanément l'ouverture des fibres à l'état brut et l'égalisation du colorant. A la sortie de cet organe se trouve un tambour de diamètre moyen qui assure la sortie des fibres, les déposant dans le transporteur de sortie 6 - Transporteur de sortie ; c'est un pla- teau roulant qui transporte les fibres jusqu'aux rouleaux compresseurs 7 - Rouleaux compresseurs, destinés à faciliter l'emballage qui suit et à aider à l'unission de la nuance quand la pression provoque le contact des fibres - Fouloir, dont l'unique, fonction est de presser les fibres, en les acheminant pour l'empaquetage ;; - Trémie d'empaquetage, dont le but est de tasser les fibres, en vue d'un transport aisé vers les opera- tions suivantes - Réservoir de mélange, où seront placés tous les produits nécessaires Gtt développement du procédé Outre le procédé de teinture sans effluents pour lequel elle fut créée, cette machine peut être utilisée avec succès pour l'application des ensimages ou pour celle de produits destinés aux buts les plus variés, pourvu qu'ils soient capables de se développer par ce procédé. Avec l'introduction de cette machine, on supprime les difficultés que présentent les fibres à carder en ce qui se rapporte au procédé de teinture sans effluents, comme elles se rapprochent des possibilités déjà décrites au chapitre relatif aux peignés. Donc, le développement est le même, en trois phases 10) Application du mélange colorant/lubrifiant, par pulvérisation; 20) Imprégnation et égalisation; 30) Fixation des colorants. Les deux premières phases seront effectuées dans la machine décrite et la fixation sera, comme pour les matériaux peignés, faite dans des autoclaves. Dans la sélection des colorants, aussi bien que dans l'élaboration du mélange colorant/lubrifiant, on procèdera comme il est indiqué en ce qui concerne les matériaux peignés. Une fois la fibre colorée, ctest-à-dire à la sortie de la machine, la voie la plus conseillée est l'introduction immédiate dans les autoclaves pour bien assurer la teinture. On assurera ainsi la manutention et la solidité, le filage se poursuivant normalement. De cette manière, on obtiendra une fibre souple, impossible à obtenir par aucun autre procédé, sans cassures ni feutrage. Eventuellement, on pourra suivre d'autres voies, tout dépendant de la fin envisagée et, surtout du savoir et de l'imagination des techniciens qui appliquent l'invention. Les possibilités sont innombrables, aussi bien pour les matériaux cardés que pour les matériaux peignés. Lien entendu, l'invention n'est pas lignite aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres forcies et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de teinture sans effluents, applicable aux textiles peignés et aux textiles cardés, caractérisé en ce que l'on utilise la pulvérisation comme princi - fondamental pour ltobtention d'une teinture de très grande qualité sur les textiles tant naturels qu'artificiels, dans lequel la teinture s'effectue en même temps que l'on procède à la préparation et au filage, en profitant de la friction qui se produit entre les fibres pour obtenir l'unisson des nuances, la pulvérisation et, par conséquent, le coloris, par les moyens normaux de lubrification - ou ensimage - des fibres, ou encore dans des machines appropriées à cet effet, cette pulvérisation appliquant un mélange colorant/lubrifiant, préalablement dosé suivant la matière à teindre et le type de colorants utilisé. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé essentiellement en ce qu'il ne produit pas d'effluents, les produits contenus dans le mélange colorant/lubrifiant étant absorbés par les fibres. 30) Procédé suivant l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que la teinture commence en même temps que le filage, en appliquant le mélange colorant/lubrifiant sur la mèche au début de la préparation, puis suivent l'imprégnation et l'égalisation du mélange dans les fibres, pendant la préparation et le filage, et la fixation des colorants au moyen de traitements thermiques appropriés.Dans la première phase, c'est-â-dire l'application du mélange colorant/lubrifiant sur la mèche, la pulvérisation se fait à l'aide deatomiseurs réglables placés dans la première machine de préparation, de manière à assurer une répartition uniforme du mélange colorant/lubrifiant, ce mélange étant d'une importance capitale en ce qui concerne la qualité du produit, son application facile et son bon rendement, les colorants devront être choisis parmi les meilleurs qui se présentent sous forme liquide et le plus concentré possible. Lorsqu'on emploie des colorants en poudre, on devra procéder à une dissolution, en utilisant une quantité minimum de liquide.Le lubrifiant a pour fonction de préparer les fibres de façon à ce qu'elles glissent les unes sur les autres en permettant en même temps aux molécules du colorant de se déposer lentement et uniformément sur les fibres et sans gêner les étirages. Pour les fibres artificielles, on emploiera je préférence un anti-statique ou menue un promit asscu?lissant. 40) Procédé suivant l'une quelccneuc dcs revendications 1 à 3. caractérisé en ce que le pourcentage de mélange .colorant/lubrifiant correspond auEc capacités d'abscrpticdes fibres et sera par exemple de 2 à 10 iD suivant les types de matières, le pourcentage exact pouvant entre réglé par addition d'eau. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on effectue la fixation sur des machines automatiques de manière à obtenir une régularité parfaite entre les fixations de la même partie. 60) tchine pour la réalisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est constituée par les éléments et organes suivants - Approvisionneur de fibres à l'état brut, constitué par un tapis roulant garni de becs et qui, à une vitesse constante, approvisionne le transporteur d'entrée (2); - Transporteur d'entrée, formé d'un plateau qui non seulement présente les fibres à la pulvérisation des atomiseurs (3) mais aussi les transporte jusqu'au système qui imprègne (4)-; ; - Atomiseurs) qui sont des dispositifs placés au-dessus du transporteur (2) et qui assurent la répartition régulière du mélange colorant/lubrifiant3 - Organe d'imprégnation, constitué par un groupe de rouleaux cannelés, les uns fixes et les autres réglables, de manière à obtenir une pression déterminée sur les fibres déjà pulvérisées; - Organe "ouvreur-mélangeur", composé d'un groupe de tambours recouverts de becs légèrement inclinés; - Transporteur de sortie (7), - Rouleaux compresseurs - Fouloir; - Trémie d'empaquetage; - Réservoir de mélange.