Brevet FR2450580A1 — publié le 19801003

L'invention concerne des produits de l'industrie des pinceaux, des brosses et des balais dont la matière de garniture est formée, totalement ou partiellement, de soies ou poils synthétiques. Par sa nature chimique, un constituant de la matière de garniture est formé de polyacrylonitrile. Aujourd'hui encore, les pinceaux, brosses ou balais de haute dualité sont formés de soies naturelles. Pour les pinceaux et les brosses, ce sont principalement des soies de porc et en outre, pour des articles déterminés tels que les blaireaux de rasage, des poils de blaireau et aussi des poils de bovins et autres; pour les balais ce sont presque exclusivement des crins de cheval. Etant donné qu'actuellement les soies naturelles ne sont disponibles que dans une mesure limitée et ne suffisent plus du tout à satisfaire les besoins, on rem place déjà depuis assez longtemps les soies par des ma tières synthétiques à base de polymères thermoplastiques. Les inconvénients relativement aux soies naturelles sont toutefois notables et les tentatives n'ont pas manqué pour améliorer la qualité des soies synthétiques par des modifications déterminées. Ces améliorations visent aussi bien les propriétés mécaniques (souplesse, stabilité de forme) que les propriétés qui sont en corrélation avec le pouvoir d'absorption et de retenue de la peinture et l'ap titude à l'étalement. Alors que l'usure des matières poly mères utilisées est en général inférieure à celle des soies naturelles, il faut penser que les qualités décisives quant à l'utilisation n'ont pas encore pu être réalisées de façon satisfaisante.On a reconnu comme un défaut principal les fibres trop lisses des soies arti ficielles (voir brevet DE 1 205 051). Par suite, les principales modifications apportées consistaient d'une part à affiner la pointe, d'autre part à donner à la section transversale des soies des formes déterminées, ce qui a pour effet d'agrandir la surface de la fibre par rapport à la forme cylindrique régulière et de la rendre mieux appropriée à l'emmagasinage de liquides. Outre les sections en croix et en étoile connues depuis assez longtemps, on propose à cet effet des sections en ailettes (demande de brevet DE publiée avant examen 2 206 901). Dans le brevet DE 1 205 051 déjà cité, on propose une soie présentant un aplatissement croissant de sa section en direction longitudinale.Le brevet DE 906 444 suit une autre voie et tente d'obtenir l'aptitude de la matière de garniture à retenir la peinture en collant les soies entre elles sur des parties de leur longueur, ce qui forme des cavités. D'autres modifications portent sur le choix de matières polymères appropriées comme matière première de la fabrication des soies.Sous l'aspect des propriétés mécaniques avantageuses (affinage de la pointe, rigidité), on a proposé principalement le polytéréphtalate de butylène (l,) (demande de brevet DE publiée après examen 1 963 766). Récemment, on a proposé aussi des produits de copolymérisation de l'acrylonitrile qui contiennent, sur la chaine polymère, des groupes hydrophiles sous la forme de groupes sulfo incorporés par polymérisation et présentent par conséquent une mouillabilité bien supérieure à celle des produits de polymérisation thermoplastique (demande de brevet DE publiée avant examen 2 626 577). Il faut bien reconnaitre qu'en général les différentes modifications apportées aux soies en matière synthétique thermoplastique ne sont pas encore parvenues à leur donner des propriétés approchant dans la mesure souhaitée celles des soies naturelles ni à satisfaire les exigences constamment croissantes des acheteurs en ce qui concerne les qualités des assortiments de pinceaux, de brosses et de balais. La souplesse, la stabilité de forme, le pouvoir d'absorption et de retenue de la peinture et l'aptitude à l'étalement des produits formés de soies synthétiques sont insuffisants. Dans l'utilisation pour le peinturage, il se produit un écartement des soies, une couverture insuffisante pour la peinture et une formation de stries dans le feuil de peinture.Lorsqu'on remplace le crin de cheval, dans les balais, par des soies en matières polymères thermoplastiques, on obtient un très mauvais effet de balayage à cause des propriétés élastiques desdites matières : les particules de saleté rassemblées sont alors sans cesse projetées à nouveau et écartées les unes des autres par le retour élastique des soies. En ce qui concerne les fibres de copolymère d'acrylonitrile déjà proposées, il faut constater que l'effet hydrophile des groupes sulfonates contenus n'est plus suffisant, dans les gros calibres, pour assurer un bon pouvoir d'absorption d'eau ou de peinture. Avec des finesses dépassant 8 tex, cet effet ne se manisfeste plus dans la mesure nécessaire. En outre, cette propriété ne se fait pas sentir, de toute façon, lorsqu'on travaille avec des milieux non aqueux, par exemple des peintures à l'huile ou des vernis dissous dans des solvants organiques. D'autre part, certains inconvénients des propriétés mécaniques des fibres de polyacrylonitrile résultent de leur fragilité et se traduisent en particulier par leur sensibilité à la flexion et à la rupture.C'est pourquoi on ne peut utiliser les fibres de polyacrylonitrile qu'en mélange avec d'autres matières, telles que d'autres soies artificielles ou des soies naturelles, et cette utilisation aussi est limitée à des finesses ne dépassant pas 8 tex environ, à cause des propriétés mécaniques. L'invention a pour but de fournir des pinceaux, brosses et balais à base de produits synthétiques et qui soient de qualité égale ou supérieure à celle des produits naturels correspondants. Leurs propriétés d'utilisation mises au point à chaque fois pour l'application particulière que l'on a en vue, surtout leur pouvoir de retenue à l'égard de peintures aqueuses et non aqueuses, doivent répondre à des exigences extrêmement sévères. L'invention vise à augmenter de façon décisive l'aptitude de la matière de garniture à retenir les liquides, celà grâce à une modification spéciale des différentes soies. A cet effet, il fallait consacrer une attention particulière à la forme des tiges des soies disposées parallèlement côte à côte au sein de la garniture. En outre, il fallait assurer de bonnes propriétés mécaniques de la matière de garniture, par exemple la souplesse et la re- sistance à la flexion. Selon l'invention, la matière de garniture d'un pinceau d'une brosse ou d'un balai est formée de soies dont les tiges sont munies d'épaississements en forme de bourrelets et/ou de perles. Ces épaississements sont répartis à des intervalles réguliers ou irréguliers sur la longueur des différentes tiges. En même temps, la surface de la tige des soies est munie de sillons longitudinaux. Cette forme spéciale des différentes soies devient très nettement visible lorsqu'on les examine au microscope : on a alors l'impression de voir un tronc d'arbre noueux. La section transversale de ces soies présente une forme tout à fait irrégulière et il n'est pas possible de lui attribuer une forme géométrique déterminée. Les formes vont d'un polygone irrégulier à des formes lobes et inden tées, et elles varient d'une soie à l'autre dans la même garniture. Les soies ont une finesse de 8 à 30 tex, en particulier de 8 à 20 tex. Elles sont composées de produits de polymérisation ou de copolymérisation de l'acrylonytrile comprenant au moins 80% en masse d'acrylonitrile. Comme comonomères, on peut envisager des composés connus copolymérisables avec l'acrylonitrile, par exemple des acrylates d'alkyles, des esters vinyliques, des halogénoalcènes etc. La matière de garniture peut être formée entièrement de soies de la forme décrite ou bien elle les con tient au moins à raison de 25, la différence pouvant alors être représentée par des soies de nature connue, aussi bien de provenance naturelle qu'artificielle. Quand les soies sont étroitement rapprochées dans la te te du pinceau ou dans les touffes d'une brosse selon l'invention, il se for me lors de l'utilisation, étant donné la structure spécia le des soies, de minuscules cavités en forme de cellules qui absorbent et retiennent une quantité surprenante de liquide de nature quelconque.Lors de l'étalement, le liquide emmagasiné est délivre de façon continue et l'on peut ainsi réaliser, jusqu'à épuisement, un coup de pinceau, saturé et uniforme Cet effet s'observe aussi, avec variation graduelle, dans des pinceaux et brosses qui ne sont que partiellement formés de soies de polyacrylonitrile de la forme indiquée. Les propriétés d'emmagasinage sont encore communiquées à la tête du pinceau lorsque la proportion est d'environ 1/4 du mélange de garniture. Les matières de garniture présentant la forme selon l'invention ont en outre d'excellentes propriétés de souplesse et d'élasticité qui subsistent meme dans l'usage permanent. Les pinceaux ont une excellente cohésion de sorte qu'ils ne s'étalent pas en largeur meme lorsqu'on effectue l'application en exerçant constamment une pression élevée. Ces derniers points sont avantageux en particulier aussi dans des produits formés de poils, par exemple dans les balais. La matière convenant à la fabrication de produits selon l'invention peut être obtenue par un procédé de filage dans lequel on file une solution d'un polymère d'acrylonitrile dans un solvant organique à travers des corps de filière à orifices ronds, en la faisant arriver dans un bain coagulant aqueux contenant des solvants du polymère. En limitant la température du bain coagulant à des valeurs inférieures à 20"C, de préférence de lo à 18ut, et/ou en établissant des concentrations relativement élevées de sol vant dans le bain coagulant, c'est-à-dire d'environ 50 à 60% on assure l'établissement de conditions de coagulation modérées. On règle le retard de filage - donc le rapport entre la vitesse de retrait à la filière en m/mn et la vitesse linéaire d'éjection de la solution en m/mn - à des valeurs inférieures à 0,4, de préférence de 0,2 à 0,4. Un autre point décisif est que le câble de fibres obtenu par filage soit soumis à une opération de lavage avant son étirage définitif. A cet effet, on le lave, à l'état entièrement non étiré ou du moins à l'état partiellement étiré seulement, de manière à en éliminer dans une large mesure le solvant.Le câble partiellement étiré doit avoir atteint, lors du lavage, au plus 60% de son étirage définitif prévu. Puis, à l'état lavé, on étire définitivement les filaments, on les traite et on les sèche. On conditionne et on coupe les soies obtenues à l'atelier de finissage, et éventuellement on les mélange avec d'autres soies. La fabrication des pinceaux, brosses et balais selon l'invention effectue de façon connue sans dépenses ni moyens supplémentaires. EXEMPLE D'EXECUTION La matière de garniture d'un pinceau est formée de soies représentées en agrandissement microscopique sur le dessin annexé. La figure 1 de ce dessin montre les contours de quelques sections transversales présentant des formes tout à fait irrégulières. La figure 2 montre les soies en vue longitudinale. L'épaississement de la tige porte dans certains cas sur toute la circonférence de la tige ("bourrelet"), ce qui est rendu visible par le fait que si l'on fait tourner la soie autour de son axe l'épaississement consideré reste visible des deux côtés.Dans certains cas aussi, l'épaississement se trouve d'un seul côté de la tige ("perle'), ce qui est reconnaissable au fait que l'épaississement considéré disparait , ou apparaît du côté opposé, lors d'une rotation autour de l'axe. En combinaison avec les sillons visibles que présente la surface, la ressemblance de la tige des soies avec un tronc d'arbre devient nette. Lorsqu'on plonge le pinceau dans un liquide, les tiges des soies se rapprochent étroitement. Les épaississements donnent des "cellules" microscopiques qui, par des forces capillaires, déploient une action d'emmagasinage de la peinture. Pour démontrer la qualité ainsi assurée, on effectue un essai de transfert de peinture en comparaison avec d'autres pinceaux. On compare entre eux trois pinceaux annulaires de peintre de même dimension formés de diffé- rentes matières de garniture. On plonge les pinceaux jusqu'a la même profondeur dans la peinture à l'huile, chacun pendant 10 secondes, et le même essayeur les retire chaque fois.Après l'exécution de traits linéaires, on mesure les distances jusqu'auxquelles on obtient un revêtement satisfaisant couvrant uniformément, et on obtient les valeurs moyennes suivantes soies de porc : 85 cm soies de PCV : 55 cm soies de PAN selon l'invention : 145 cm On fabrique le pinceau de la façon usuelle. On divise en portions la matière coupée fournie par l'atelier de finissage et on l'introduit dans des bagues, des plaques ou des viroles. On colle la tête de pinceau obtenue, on la munit d'une matière de remplissage et on monte le manche. On nettoie le pinceau et, dans le cas du pinceau annulaire, on applique un bandage. Pour obtenir la matière de soies de 9,7 tex utilisée dans la fabrication, on file une solution à 23,2% d'un copolymère comprenant, en masse, 92,9% d'acrylonitrile, 6,2t d'acrylate de méthyle et 0,9% d'allyl-sulfonate de sodium dans le diméthylformamide. On fait arriver la solution, à une vitesse de 27,6 m/mn, par une filière à 3000 trous ronds de 0,24 mm de diamètre, dans un bain coagulant comprenant 55% de diméthylformamide et 45% d'eau et tempéré à 11 C. On retire le câble de filaments au moyen d'un groupe de trois cylindres, à une vitesse de 6,2 m/mn, correspondant à un retard de filage de 0,225. On étire tout d'abord le câble à 300% dans un bain à 800C comprenant 50 de diméthylformamide et 50% d'eau et on le lave à l'eau dans des bains suivants. Après un préchauffage, on amène le câble à un deuxième étage d'étirage où l'on effectue un nouvel étirage de 267% dans un bain formé entiè- rement d'eau à iOo0C. Ensuite, on traite le câble et on le sèche à une température de 155 à 1600C dans un séchoir à tambours perforés. REVENDIC2TIONS 1.- Pinceau, brosse ou balai de soies synthétiques dont la matière de garniture est formée, totalement ou partiellement, de soies synthétiques à base de polyacrylonitrile ayant une finesse élémentaire de 8 à 30 tex, avec en plus, éventuellement, 75% au maximum de soies d'une autre sorte, caractérisés en ce que la tige des soies de polyacrylonitrile présente des épaississements en forme de bourrelets et/ou en forme de perles répartis, sur la longueur de la tige. 2.- Produit selon la revendication 1, carac térisé en ce que la surface de la tige des soies de polyacrylonitrile contenues dans la matière de garniture présente des sillons longitudinaux et la section transversale de ces soies présente une forme tout à fait irrégulière qu'on ne peut faire cadrer avec aucune forme géométrique déterminée.