Brevet FR2567168A1 — publié le 19860110

La pressente invention concerne un procédé de traitement de matières textiles contenant des fibres cellulosiques, pour conférer a' ces matières une combinaison de diverses propriétés avantageuses, et notamment une amélioration de la résistance mécanique et de la stabilité dimensionnelle, du lustre, de l'affinité tinctoriale, de l'unisson de teinture et de la rapidité de se'cnage. Parmi les procédés connus pour traiter des matières textiles cellulosiques, en vue d'en augmenter la résistance mécanique, le hrillant et l'affinité tinctoriale, le plus connu est le procédé connu dit de mercerisage. Suivant ce procedé, qui est connu depuis le milieu du 19eme siècle, les matières textiles cellulosiques sont traite'es, pendant une durée qui est généralement comprise entre -une demi-minute et plusieurs minutes, par une solution assez concentrée d'un alcali caustique (par exemple, par une solution de soude caustique à 28 ou 3O0Be'). De nombreuses variantes et modifications ont été proposées et mises en oeuvre, aboutissant d'ailleurs à une amélioration de ce procédé, tout au moins pour certaines de ses applications. Toutefois, la mise en oeuvre de tout procédé de traitement de matières textiles cellulosiques au moyen d'alcalis caustiques entraîne des inconvénients assez sérieux, et notamment celui d'exiger, immédia- tement après le traitement par la solution d'alcali caustique, un lavage rapide, uniforme et très soigneux de la matière textile traitée, pour éviter d'endommager les fibres. D'une maniere générale, on constate que les procédés de mercerisage à la soude caustique produisent les effets suivants une bonne brillance (lustre), tout au moins lorsque la matière textile est fortement tendue pendant le traitement, principalement pendant la phase de lavage qui suit l'imprégnation, - un gonflement extérieur de la fibre; - une bonne affinité tinctoriale; - des unissons de teinture parfois inacceptables. En effet, il est difficile d'obtenir des températures et des concentrations rigoureusement constantes dans le bain d'imprégnation de soude caustique.Or, une irrégularité de température ou de concentration se traduit par de mauvais unissons de teinture; - la phase a d'imprégnation par la soude caus- tique est relativement lente puisque cette phase du traitement doit durer, suivant les cas, d'une demiminute à plusieurs minutes; - des difficultés provenant du fait que ce procédé nécessite, immédiatement après le traitement par la soude caustique, un lavage rapide, uniforme et très soigneux de la matière textile traitée. Cette étape du procédé est particulièrement critique et nécessite une énorme consommation d'eau. En pratique, il est exclu de pouvoir récupérer de manière rentable, la soude caustique des eaux de lavage. Un lavage insuffisant ou irrégulier endommage les fibres et peut entraîneur, également, un manque d'unisson de teinture. On comprendra que le mercerisage à la soude caustique est une réaction qui est difficile à mae- triser, et cela aussi bien pendant la phase d'imprégnation que pendant la phase d'élimination de la soude caustique. C'est principalement pour fviter les difficultés qu'entraîne l'emploi d'alcalis caustiques, qu'il a e' été proposé de traiter les textiles cellulosiques par de l'ammoniac liquide. Parmi les procédés de traitement par l'ammoniac liquide qui ont été proposés, on peut citer ceux décrit dans les brevets suivants - le brevet . français 1.433.022 décrit un procédé de traitement de textile cellulosique visant a obtenir un produit possédant une bonne extensibilité et une bonne stabilité dimensionnelle au lavage; c'est-à- dire une bonne rsistance au rétrécissement et une propriété de "non-repassage".Pour obtenir ces resul- tats, le tissu est imprégné d'ammoniac et pendant le gonflement et/ou l'évaporation, le tissu est maintenu sous une tension minimale ou faible; - le brevet français l.546099 decrit un procédé consistant à appliquer l'ammoniac sur un matfriau à l'état relaxé ou non, puis a etirer ce matériau de 10 à 30E pendant l'élimination de l'ammoniac. On améliore ainsi sensiblement la résis- tance à la traction; - le brevet français 2.121.866 décrit un procédé qui permet de réduire au minimum le rétrécis- serment cause par le traitement à l'ammoniac.Dans ce brevet, on limite le temps d'imprégnation à une durée comprise entre 0,6 et 9 secondes et on elimine l'ammo- niac sitôt après. Cette manière de procéder entraîne un taux de mercerisage inférieur d'environ 50% à la valeur maximale; - le breet français 2.273.112 decrit un procédé de traitement de matières textiles cellulosiques $par l'ammoniac liquide, visant à améliorer l'ensemble de leurs propriétés telles que la résistance dynamométrique, l'allongement à la rupture et la stabilité dimensionnelle.Dans ce but, la matière textile est soumise å de fortes contraintes pendant la phase d'imprégnation, puis on réduit progressivement ces contraintes durant la phase d'évaporation de l'ammoniac. En fait, les divers procédes de traitement des textiles cellulosiques par l'ammoniac liquide qui ont été proposés successivement n'ont pas donné pleinement satisfaction, ce qui explique certainement pourquoi certains n'ont jamais été appliques dans l'industrie, les autres n'ayant eu que des applications industrielles fort limitées. Certains procédés proposés et notamment ceux qui impliquent que la matière textile soit soumise a des tensions différentefi aux stades successifs du traitement sont d d'ailleurs trop compliqués pour pouvoir être mis en oeuvre de manière correcte, efficace et rentable, au stade industriel. D'une manière générale, on constate que le "mercerisage d l'ammoniac" produit les effets suivants sur la matière textile cellulosique traitée : - une brillance moyenne (tout au moins Si la matière textile est soumise à une tension suffisante pendant le traitement, sinon la brillance est inerme faible); - un gonflement interne de la fibre, donc un coefficient de remplissage interne de la fibre plus important que dans le cas d'un merce risage à la soude caustique. Cette propriété se traduit ensuite par un séchage plus rapide de la fibre, puisque le taux d'emport de l'eau sera moins important; - une affinité tinctoriale moyenne; - des unissons de teinture parfaits. En résumé, on peut constater que les deux principaux procédés de "mercerisage" actuellement connus ont chacun des effets bénéfiques, mais qu'ils présentent également des inconvénients sérieux. On constate en fait que ni le mercerisage (à la soude caustique) ni le "mercerisage a' l'ammoniac" ne permettent d'obtenir, pour les textiles cellulosiques traités, la combinaison d'un ensemble de propriétés souhaitables, parmi lesquelles il faut citer notamment : une bonne brillance, une bonne affinité tinctoriale, des unissons de teinture parfaits et une bonne rapidité de séchage. L'invention a donc pour but de procurer un procédez de traitement de matières textiles cellulosiques qui ne présente pas les inconvénients des procédés de mercerisage (à la soude caustique) et de "mercerisage à l'ammoniac" et qui permet en particulier d'obtenir pour les matières textiles traitées la combinaison de l'ensemble des propriétés souhaitables cite'es ci-dessus. La Demanderesse a découvert que ce but peut etre atteint par un procédé qui est non seulement très efficace, mais qui peut également être mis en oeuvre de manière simple et économique. Sous le terme matière textile" il faut entendre iei et dans les revendications, une large variété de structures telles que : produits tissés, produits tricote5 s, fils, produits non tissés, rubans, films ou structures comprenant des combinaisons diverses de ces produits. D'autre part, par "fibres cellulosiques", il faut entendre les fibres cellulosiques naturelles telles que les fibres de coton ou de lin, mais égales ment les fibres cellulosiques artificielles ou regé- nérées. Le procédé suivant l'invention peut également être appliqué à des matières textiles formffies de mélanges ou combinaisons de ces diverses fibres cellulosiques entre elles ou avec des fibres textiles non cellulosiques. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'une matière textile contenant des fibres cellulosiques, suivant lequel on imprègne cette matière textile d'une solution de traitement composée d'ammoniac liquide et de 5 à 158 en volume, par rapport au volume total de la solution de traitement, d'une solution aqueuse de soude caustique d'une concentration de 120 à 200 g par litre; après cette phase d'imprégnation, la solution de traitement est EliminEe de la matière textile qui est soumise à une tension sensiblement constante pendant toute la durée de la phase d'imprégnation que comprend le traitement. Suivant un mode d'exécution particulier de l'invention, la matière textile est soumise à une tension sensiblement constante pendant toute la durée du traitement qui comprend les phases d'imprégnation et ltélimination de la solution de traitement. Suivant une forme particulière de l'invention, la solution de traitement est composée d'ammoniac liquide et de 10 à 12% en volume, par rapport au volume total de la solution de traitement, d'une solution aqueuse de soude caustique d'une concentration de 140 à 180 g par litre. La tension constante à laquelle la matière textile est soumise pendant le traitement peut être choisie notamment en fonction du type de matière textile à traiter, mais en général il est souhaitable que cette tension soit comprise entre 20 et 60% de la charge de rupture de la matière traitée. Suivant un mode d'exécution préféré de l'invention, l'imprégnation de la matière textile se fait dans une zone de travail dans laquelle règne une pression sensiblement constante, cette pression étant égale à la pression atmosphérique ou à une pression qui n'est pas différente de plus de 10% de la pression atmosphérique, la solution de traitement utilisée pour l'imprégnation ayant une température égale à sa température d'ébullition å la pression qui regne dans la dite zone de travail. Il est généralement préférable d'effectuer l'imprégnation de la mattière textile (tout comme, d'ailleurs, l'élimination de la solution de traitement de la matière textile traites) dans une enceinte qui est en legere dépression par rapport à l'atmosphère ambiante, de manière a empêcher les fuites d'ammoniac dans l'atelier. En tout cas1 la pression dans cette enceinte sera assez proche de la pression atmosphérique et la solution de traitement sera å sa température d'ébullition a la pression qui regne dans cette enceinte.Cette température sera donc d'environ -33 C, et restera rigoureusement constante; ce qui explique notamment la parfaite uniformité des effets du traitement, permettant d'obtenir par la suite, sur les matières textiles traitées, des unissons de teinture parfaits. La durée de contact de la solution de traitement avec la matière textile peut etre choisie suivant le type de matière textile h traitera mais d'une manière générale cette durée sera comprise entre 3 et 30 secondes1 et de préférence entre 5 et 15 secondes Cette dures de de contact est comptes depuis le début de l'imprégnation jusqu'au début de l'élimi nation de la solution de traitement de la matière textile L'imprégnation de la matière textile peut se faire par toute méthode appropriée. En général, cette imprégnation se fera toutefois par immersion de la matière textile dans un bain de la solution de traitement.Sauf dans quelques cas exceptionnels, cette méthode est en effet la plus simple et la plus efficace. L'imprégnation par immersion donne, en effet, une excellente régularité d'imprégnation et des taux d'imprégnation élevés, ce qui est important pour l'exécution correcte du procéder. Le taux d'imprégnation est la proportion (exprimée en pourcent) entre le poids de solution de traitement emportée par la matière textile imprégnée, à la sortie de la zone d'imprégnation, et le poids de cette matière textile avant imprégnation. Pour la mise en oeuvre correcte du procède' suivant l'invention, il est généralement souhaitable que ce taux d'imprégnation soit compris entre 100 et 300%. Il n'est cependant pas possible d'indiquer le taux d'imprégnation optimal à atteindre (guelle que soit la matière textile traitée), car le taux d'imprégnation dépend non seulement du mode et de la durée de l'impregnation, mais il dépend aussi dans de larges proportions des propriétés physiques et chimiques de la matière textile traitée. On comprendra que, pour un même type de fibres cellulosiques traitées, le taux d'imprégnation sera sensiblement different suivant que la matière textile traitée se présente, par exemple, sous la forme de fils, de tissu mince ou d'étoffe tricotée épaisse. En principe, le procédé suivant l'invention peut être appliqué en traitant une pièze textile après l'autre, de manière discontinue. En règle générale, les matières textiles à traiter se présentent cependant sous la forme de bandes d'étoffe tissée ou tricotée, de fils, de nappes de fils, ou d'autres produits de grande longueur. Dans ce cas, il y a lieu d'appliquer le procédé en continu, en faisant avancer la matière textile à traiter à une vitesse constante prédéterminée, en la faisant tra verser une zone de traitement dans laquelle se fait l'imprégnation par la solution de traitement et ensuite une zone dans laquelle se fait l'élimination de la solution de traitement. La tension à laquelle la matière textile doit être soumise pendant le traitement peut hêtre créée de manière connue, en faisant défiler la matière textile entre des paires de rouleaux entraînés a des vitesses différentes, la tension exacte et constante étant assurée par des rouleaux régulateurs de tension La présente invention a également pour objet une matière textile contenant des fibres cellulosiques traitée par le procédé conforme à l'invention, tel que défini ci-dessus. Un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sera décrit ci-après a titre d'exemple non limitatif. Cet exemple met en évidence l'intérêt du procédé suivant l'invention par rapport aux procédés déjà connus. EXEMPLE Une étoffe tricotée tubulaire de coton pour sous-vêtements est alimentée en continu dans une machine de traitement comportant trois chambres a disposes l'une à la suite de autre : une chambre d'imprégnation, une chambre d'essorage et une chambre de lavage. L'étoffe est introduite dans la chambre d'imprégnation en passantS à plat, par une fente horizontale ménagée dans une paroi d'extrémité de la machine. Cette fente horizontale est garnie de lèvres en caoutchouc qui permettent le passage de l'étoffe à traiter, mais qui ont tendance à refermer la dite fente, en assurant ainsi une quasi étanchéité de la chambre diimprignation par rapport à l'atmosphère extérieure. Dans la chambre d'imprégnation, l'étoffe passe d'abord dans un système à deux cylindres. Ensuite elle est entraînée vers le bas dans un bain de solution de traitement, en passant sous une paire de rouleaux libres, parallèles entre eux dans un même plan horizontal. Elle ressort ensuite de ce bain en étant entraînée par un autre système à deux cylindres disposé près de la sortie de la chambre a d'imprégnation. La solution de traitement est composée d'ammoniac liquide et de 10% en volume, par rapport au volume total de la solution de traitement, d'une solution aqueuse de soude caustique d'une concentration de 160 g par litre. La solution de traitement est alimentée en continu dans l'auge, à sa température d'ébullition, soit -330C, et le niveau de remplissage est maintenu constant par des moyens classiques. Les systèmes à deux cylindres montés à l'entrée et à la sortie de la chambre d'imprégnation sont entraînés à des vitesses réglables et constantes, déterminant ainsi la durée de séjour de la matière textile dans le bain d'imprégnation. Le système à deux cylindres monté à la sortie de la chambre d'imprégnation est entraîné à une vitesse supérieure à celle du système à deux cylindres monté à l'entrée de cette chambre, assurant ainsi la mise sous tension de la matière textile. La différence de vitesse de ces deux systèmes est réglable et peut être maintenue constante, permettant ainsi de choisir la tension à laquelle on désire soumettre la matière textile dans la chambre d'imprégnation. Le réglage précis de cette tension est assuré par un cylindre régulateur de tension monté en amont du système à deux cylindres d'entrée (mais au-dessus du niveau du bain de traitement) et sur lequel passe la matière textile. Le système à deux cylindres monté à la sortie de la chambre d'imprégnation peut, en fait, être considéré comme le premier dispositif utilisé pour essorer la matière textile imprégnée, puisqu'il exprime déjà une partie de la solution de traitement entraînée par la matière textile. Depuis ce système a deux cylindres de sortie, la matière textile est convoyée au travers de la chambre d'essorage proprement dite, dans laquelle elle est essorée pneumatiquement par un courant gazeux sous une pression de 0,2 à 0,6 bar, formé d'un mélange d'ammoniac gazeux et d'air. Depuis la chambre d'essorage, la matière textile est entraînée dans la chambre de lavage en passant par une fente horizontale ménagée dans la paroi qui sépare la chambre de lavage de la chambre d'esso- rage. Cette fente est garnie de lèvres en caoutchouc qui assurent une quasi étanchéité entre les deux chambres. Pour empêcher les fuites d'ammoniac vers l'air de l'atelier, l'ensemble forme par les chambres d'im- prégnation et d'essorage est maintenu sous une légère dépression au moyen d'un système d'aspiration approprié. Les gaz extraits de cette manière de ces deux chambres sont envoyés vers une installation de recupe- ration de l'ammoniac. Dans la chambre de lavage, la matière textile0 convoyée et entraînée par une série de rouleaux et de systèmes a deux cylindres, est amenée a passer successivement dans cinq baes de lavage remplis d'eau froide. De manière connue en soi, ces bacs de lavage sont alimentés à contre-courant, c'est-à-dire que le bac de lavage disposé immédiatement à cote de la chambre d'essorage est alimenté de manière continue par de l'eau de lavage prélevée dans le bac de lavage suivant (une quantité équivalente d'eau de lavage étant évidemment évacuée hors de ce premier bac de lavage), chaque bac de lavage étant ainsi alimenté depuis le bac de lavage suivant, le dernier bac de lavage étant alimenté en eau de lavage fraîche. Tant dans la chambre d'essorage que dans la chambre de lavage, la mise sous tension de la matière textile et le réglage de cette tension sont assurés par des moyens analogues à ceux utilisés dans la chambre d'imprégnation. L'ensemble de ces moyens est agencé de manière telle que la matière textile est soumise à une tension sensiblement constante pendant tout le traitement comportant les phases d'imprégnation, d'essorage et de lavage. Après être passée par un dernier système à deux cylindres monté à la sortie de la chambre de lavage, la matière textile traitée sort de la machine de traitement et passe ensuite dans une machine de séchage classique. ESSAIS COMPARATIFS A titre de comparaison, une étoffe de coton identique à celle utilisée dans l'exemple ci-dessus a été traitée par deux autres procédés. Le premier de ces procédés est un mercerisage à la soude caustique effectué suivant une méthode classique. Le second de ces procédés est un traitement à l'ammoniac liquide exécuté dans les mêmes conditions et dans la même machine de traitement que pour le procédé suivant l'invention décrit dans l'exemple, mais en utilisant de l'ammoniac liquide pur comme liquide de traitement. Les étoffes de coton traitées par chacun de ces deux procédés connus et par le procédé suivant l'invention ont ensuité été teintes de manière iden tique, puis soumises à une série de tests pour mesurer leurs propriétés pour ce qui concerne le lustre, l'unisson de teinture, le rendement tinctorial et la rapidité de séchage. Le tableau suivant montre les propriétés apportées avec les différents procédés 1 = Matière traitée à la soude caustique seule. 2 = Matière traitée à l'ammoniac seul. 3 = Matiere traitée selon la présente invention. Matière Lustre Unisson Rendement Rapidité de de de tinctorial séchage teinture 1 Bon Mauvais Bon Normal 2 Moyen à Bon Moyen 208 supérieur faible al 3 Très bon Bon Très bon 20% supérieur al En comparant entre eux ces divers rFsultats on constate que les résultats obtenus par le procédé suivant l'invention ne correspondent nullement à une espèce de moyenne des résultats obtenus par les deux autres procédés : pour chacune des propriétés mesurées le résultat obtenu est égal ou supérieur a celui obtenu avec chacun des deux autres procédés. Il a également été procédé à des examens microscopiques de coupes de fibres des matières tex- tiles suivantes 1. la matière textile non traitée 2. la matière textile traitée à la soude caus tique seule 3. la matière textile traitée à l'ammoniac liquide seul 4. la matière textile traitée suivant le procédé conforme à l'invention (exemple ci-dessus). L'examen microscopique des coupes des fibres de ces quatre matières textiles conduit aux constatations générales suivantes 1. Les fibres de coton non traitées ont généra lement un contour assez irrégulier, plus ou moins allongé ou en forme de haricot. Le canal central est relativement large. 2. Pour les fibres traitées à la soude caustique (mercerisage classique), on observe un contour généralement bien arrondi et un gonflement externe de la fibre. Le canal central est plus rétréci que celui des fibres non traitées, mais il subsiste. 3. Pour les fibres traitées à l'ammoniac liquide (seul), on observe un contour généralement bien arrondi et un remplissage interne de la fibre plus important; le canal central a presque complètement disparu. 4. Pour les fibres traitées suivant le procédé conforme à l'invention, on observe un contour général bien arrondi, un bon gonflement externe de la fibre, mais également un très bon remplissage interne de la fibre, le canal central ayant pratiquement disparu. Les résultats de ces examens microscopiques sont représentés de manière schématique à la figure annexée. Sur cette figure, les chiffres de référence 1 à 4 désignent, respectivement, les coupes des fibres dont il est question dans les quatre paragraphes précédents, numérotés de la même manière. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit plus haut, et de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode d'exécution décrit sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi: par exemple, que l'élimination de la solution de traitement peut se faire suivant de nombreuses variantes du mode d d'exécution décrit. Cette phase du traitement peut notamment comprendre un lavage a l'eau chaude (au lieu d'eau froide) Suivant une autre variante, le lavage dans l'avant-dernier bac de lavage ou dans un des bacs précédents se fait par une solution diluée d'acide (par exemple d'acide sulfurique); ce lavage à l'acide dilué doit cependant être suivi d'un rinçage final à l'eau, dans un ou plusieurs bacs suivants. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement d'une matière textile contenant des fibres cellulosiques, caractérisé en ce qu'on imprègne la matière textile d'une solution de traitement composée d'ammoniac liquide et de 5 à 15% en volume, par rapport au volume total de la solution de traitement, d'une solution aqueuse de soude caustique d'une concentration de 120 à 200 g par litre, puis on élimine la solution de traitement de la matière textile, la dite matière textile étant soumise à une tension sensiblement constante pendant toute la durée de la phase d'imprégnation que comprend le traitement. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dite matière textile est soumise à une tension sensiblement constante pendant toute la durée du traitement qui comprend les phases d'imprégnation et l'élimination de la solution de traitement. 3.- Procédé suivant l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution de traitement est composée d'ammoniac liquide et de 10 à 12t en volume, par rapport au volume total de la solution de traitement, d'une solution aqueuse de soude caustique d'une concentration de 140 à 180 g par litre. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant la durée du traitement qui comporte les phases d'imprégnation et d'élimination de la solution de traitement, la matière textile est soumise à une tension sensiblement constante, comprise entre 20 et 60% de la charge de rupture de la matière traitée. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'imprégnation de la matière textile se fait dans une zone de travail dans laquelle règne une pression sensiblement constante, cette pression étant égale à la pression atmosphérique ou A une pression qui n'est pas différente de plus de 108 de la pression atmosphérique a la solution de traitement. utilise pour l'imprégnation ayant une température égale a' sa température d'ébullition à la pression qui rogne dans la dite zone de travail. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de contact de la solu- tion de traitement avec la matière textile est comprise entre 3 et 30 secondes, cette durée étant comptée depuis le début de l'imprégnation jusqu'au début de l'élimination de la solution de traitement de la matière textile. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la durée de contact de la solution de traitement avec la matière textile est comprise entre 5 et 15 secondes. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'imprégnation de la matière textile se fait par immersion dans un bain de la solution de traitement. 9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué en continu, en faisant avancer la matière textile à traiter & une vitesse constante prédéterminée, en la faisant traverser une zone de traitement dans laquelle se fait l'imprégnation par la solution de traitement et ensuite une zone dans laquelle se fait l'élimination de la solution de traitement. 10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élimination de la solution de traitement de la matière textile comprend une phase d'essorage suivie d'une phase de lavage par l'eau. 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la phase d'essorage comporte un essorage pneumatique par un courant gazeux sous pression formé d'ammoniac gazeux et/ou d'air. 12.- Une matière textile contenant des fibres cellulosiques traitées par un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.