Brevet FR2834523A1 — publié le 20030711

L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un agent de traitement notamment destiné à améliorer le pouvoir antistatique d'un support textile. L'accumulation de charges électrostatiques à la surface des fibres de vêtements peut provoquer des décharges brutales, et désagréables, de ces charges quand elles sont mises en contact avec un élément conducteur électriquement. Il est donc souhaitable de traiter ces vêtements pour en augmenter le pouvoir antistatique. De nombreux agents de traitement sont actuellement utilisés dans le domaine textile. Par exemple, les sels de sodium ou de potassium de l'acide formique sont des agents de traitement anioniques peu coûteux mais dont l'efficacité est faible. On utilise aussi les sels de diéthanolamine ou de triéthanolamine des dérivés de la réaction de l'anhydride phosphorique sur des alcools, tels que par exemple le diisobutyl phosphate de diéthanolamine. Ces produits sont efficaces et applicables par foulardage ou par pulvérisation. Anioniques, ils ne montent cependant pas naturellement dans les fibres et ne sont donc pas adaptés pour des applications par épuisement. Il existe donc un besoin pour des agents de traitement aptes à améliorer le pouvoir antistatique de supports textiles, qui soient efficaces et qui puissent être appliqués par épuisement, foulardage ou pulvérisation. La présente invention vise à satisfaire ce besoin. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un agent de traitement notamment destiné à améliorer le pouvoir antistatique d'un support textile, ledit agent de traitement comportant au moins un polymère. Ce procédé est remarquable en ce qu'on produit ledit polymère par réaction d'au moins un polyisocyanate et d'au moins une amine grasse oxyéthylénée. Il a été observé, de façon inattendue, qu'un agent de traitement à base d'un polymère obtenu par réaction d'un polyisocyanate ou d'un mélange de polyisocyanates avec une amine grasse oxyéthylénée ou un mélange d'amines grasses oxyéthylénées améliore le pouvoir antistatique des supports textiles traités, sans dégrader leur degré de blanc. L'invention concerne également - un agent de traitement de supports textiles comportant un polymère obtenu selon un procédé conforme à l'invention ; - des procédés de traitement par imprégnation, par foulardage, ou par épuisement, d'un support textile pour en améliorer le pouvoir antistatique ; - un support textile traité comportant des fibres recouvertes d'un agent de traitement selon l'invention. De préférence, les amines grasses oxyéthylénées utilisées selon le procédé de l'invention ont pour formule : où - R est une chaîne grasse saturée ou insaturée, avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - x est compris entre 1 et 50 inclus, - y est compris entre 1 et 50 inclus ou pour formule où - Ri est une chaîne grasse saturée ou insaturée avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - R2 est un atome d'hydrogène (H) ou une chaîne grasse saturée ou insaturée avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - z est compris entre 1 et 50 inclus. De préférence, au moins l'une desdites chaînes grasses R, Ri et R2 comporte de 2 à 14 atomes de carbone, c'est-à-dire sont des chaînes de Coprah, oléique ou de suif. De préférence encore, l'amine oxyéthylénée comporte entre 10 et 30 motifs d'oxyde d'éthylène. Des polyisocyanates, comportant une pluralité de groupes isocyanates N =C =0 fixés sur une structure aliphatique ou aromatique, et pouvant être utilisés selon l'invention, sont par exemple : - le poly (phénylène isocyanate), de formule : dans laquelle d a une valeur comprise entre 2,4 et 2,8 ; - le triphényl méthane triisocyanate, de formule : - les polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur un polyol dans des conditions telles qu'il y ait plus de 2 groupes-N=C=O libres. Un exemple choisi dans cette classe de polyisocyanates est le produit de réaction de 3 moles de toluène diisocyanate sur une mole de triméthylol propane et dont la structure uréthane idéalisée est : - des polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur l'eau avec formation de cycles isocyanurates, - les polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur l'eau avec formation de groupes biuret. Un exemple de cette classe de polyisocyanates est le produit de condensation avec l'eau de 3 moles de 1-6 hexaméthylène diisocyanate et dont la structure biuret idéalisée est : La liste ci-dessus des polyisocyanates utilisables dans l'invention n'est pas limitative. D'autre part, les polyisocyanates peuvent être utilisés seuls ou en mélange. Pour préparer, selon l'invention, un agent de traitement, on dose un polyisocyanate ou un mélange de polyisocyanates d'une part et une amine grasse oxyéthylénée ou un mélange d'amines grasses oxyéthylénées d'autre part, de manière que le ratio molaire des groupes-OH des amines oxyéthylénées et des groupes isocyanate-N = C = 0 des polyisocyanates soit compris entre 0, 1 et 10, de préférence entre 0,5 et 2 moles de-OH par mole de-N = C =0. Les polysisocyanates et les amines oxyéthylénées ainsi dosés sont alors mélangés et portés à une température comprise entre 80 et 110 C. Optionellement, on peut également ajouter au mélange un solvant, tel que le toluène par exemple, et éventuellement un catalyseur de la réaction entre les polysisocyanates et les amines oxyéthylénées, par exemple des sels d'étain. Après environ 2 heures, on obtient un polymère cationique plus ou moins visqueux, soluble dans l'eau. De préférence, le polymère est dilué dans de l'eau, de manière que l'agent de traitement résultant présente un extrait sec de 10 à 75% en poids, de préférence, un extrait sec compris entre 20 et 30% en poids. Les excès éventuels de polyisocyanates sont hydrolysés lors de la dilution dans l'eau. Les excès éventuels d'amines oxyéthylénées ne modifient pas les propriétés du polymère. L'agent de traitement selon l'invention permet de traiter des supports textiles tels qu'un tissu, un tricot ou un non-tissé, comportant par exemple des fibres en coton, en laine, en polyester, en nylon, en acrylique, en viscose, ou un mélange de fibres de ces différentes matières. L'agent de traitement selon l'invention peut être appliqué sur les fibres d'un support textile par imprégnation ou par foulardage. L'agent de traitement est alors ajouté dans le bain de traitement en une quantité comprise entre 2,5 et 100 g par litre de bain de traitement, de préférence entre 5 et 75 g par litre de bain de traitement. Le support imprégné peut être alors exprimé au foulard. Il est ensuite séché à une température comprise entre 100 C à 180 C. Avantageusement, l'agent de traitement selon l'invention est cationique et est donc applicable par épuisement sur un support textile. Pour une application par épuisement, les doses d'agent de traitement à ajouter dans le bain de traitement sont comprises entre 0,2 et 12%, de préférence entre 0,5 et 8%, en pourcentage massique par rapport à la masse du support à traiter. L'agent de traitement selon l'invention peut également être introduit dans des pâtes d'impression ou dans des formules d'enduction, ou encore être pulvérisé sur le support textile. Les exemples ci-dessous sont fournis à titre indicatif et non limitatif en vue d'illustrer des propriétés d'agents de traitement A, B et C selon l'invention. Pour mesurer le pouvoir antistatique d'un support textile, on établit une différence de charges électrostatiques entre deux points de ce support espacés de 10 cm. On mesure ensuite au moyen d'un voltmètre "static-Voltemeter Rotschild R1019" la durée nécessaire pour que cette différence de charges diminue de moitié. Cette durée, appelée temps de demi-décharge et exprimée en secondes, fournit une mesure du pouvoir antistatique de ce support. Une valeur nulle pour le temps de demi-décharge signifie que ce temps est inférieur à la capacité de mesure du voltmètre utilisé. Pour mesurer le pouvoir hydrophile d'un support textile, on mesure une hauteur d'eau montée par capillarité sur un échantillon de ce support placé verticalement au-dessus de l'eau et dont la base trempe dans cette eau. L'échantillon a une largeur de 2 cm et une hauteur de 20 cm. La hauteur d'eau, exprimée en mm, est mesurée à partir de la surface de l'eau dans laquelle trempe l'échantillon, après 2 minutes de trempage. L'agent A est obtenu par réaction du polyisocyanate de phénylène sur l'oléyl amine possédant 15 motifs d'oxyde d'éthylène. Dans un ballon de 2 litres, muni d'un agitateur, d'un thermomètre et d'un réfrigérant à reflux, on introduit 500 g de toluène et 100 g d'oléyl amine possédant 15 motifs d'oxyde d'éthylène. Après avoir éliminé les traces d'eau par distillation azéotropique du mélange eau-toluène, on introduit 7,15 g de polyisocyanate de phénylène. Le ratio molaire dans cet exemple est de deux moles de-OH pour une mole de-N=C=O. Le mélange est chauffé à 100-110 C pendant 3 heures, puis le toluène est éliminé par distillation sous vide de 40 mm de mercure, à 170 C. En fin de réaction, le produit de la réaction est refroidi puis dilué dans l'eau pour atteindre un extrait sec de 22%. L'agent A est le résultat de la dilution. L'agent B est obtenu par réaction du polyisocyanate de phénylène sur l'oléyl amine possédant 15 motifs d'oxyde d'éthylène. Dans un ballon de 2 litres, muni d'un agitateur, d'un thermomètre et d'un réfrigérant à reflux, on introduit 500 g de toluène et 100 g d'oléyl amine possédant 15 motifs d'oxyde d'éthylène. Après avoir éliminé les traces d'eau par distillation azéotropique du mélange eau-toluène, on introduit 14,3 g de polyisocyanate de phénylène. Le ratio molaire dans cet exemple est d'une mole de-OH pour une mole de-N = C = 0. Le mélange est chauffé à 100-110 C pendant 3 heures, puis le toluène est éliminé par distillation sous vide de 40 mm de mercure, à 170 C. En fin de réaction, le produit de la réaction est refroidi puis dilué dans l'eau pour atteindre un extrait sec de 22%. L'agent B est le résultat de la dilution. L'agent C est obtenu par réaction du polyisocyanate de phénylène sur une amine de suif possédant 25 motifs d'oxyde d'éthylène. Dans un ballon de 2 litres, muni d'un agitateur et d'un thermomètre, on introduit 100 g d'amine de suif possédant 25 motifs d'oxyde d'éthylène. Après avoir éliminé les traces d'eau par distillation, on introduit 8,85 g de polyisocyanate de phénylène. Le ratio molaire dans cet exemple est de 0,9 mole de-OH pour une mole de -N = C = O. Le mélange est chauffé à 100-110 C pendant 3 heures. En fin de réaction, le produit de la réaction est refroidi puis dilué dans l'eau pour atteindre un extrait sec de 22%. L'agent C est le résultat de la dilution. Pour chaque exemple du tableau 1 ci-dessous, on imprègne un tissu en polyester (PES 100%) de grammage 145 g/m2, dans différents bains de foulardage. Le tissu est ensuite exprimé et séché à 120 C, puis on mesure le pouvoir antistatique de ce tissu. Les quantités d'agent sont données en grammes par litre de bain de foulardage. TABLEAU 1 EXEMPLE 1 2 3 4 5 6 témoin 1 agent A 20 40 0 0 0 0 tissu agent B 0 0 20 40 0 0 non agent C 0 0 0 0 20 40 traité temps de 1/2 décharge 2s 0 3s 0 1s 0 > 1 heure Les valeurs obtenues dans le tableau 1 permettent de constater le fort pouvoir antistatique des supports traités au moyen d'agents selon l'invention. Pour chaque exemple du tableau 2 ci-dessous, on traite par épuisement un tissu acrylique 100% de grammage 145 glum2, dans différents bains de traitement. Le rapport de bain est de 1/10. La température du bain est de 40 C. On appelle"rapport de bain", dans une application par épuisement, le rapport entre le poids de matière à traiter et le volume de bain dans lequel cette matière va être traitée. Par exemple, par 10 kg de matière à traiter dans un bain de 100 litres, le rapport de bain est de 1 à 10 ou 1/10. i Le temps de traitement est d'une demi-heure. Les quantités d'agent sont exprimées en pourcentage massique par rapport à la masse du tissu traité. Le tissu est ensuite séché à 120 C, puis on mesure le pouvoir antistatique de ce tissu. TABLEAU 2 EXEMPLE 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Témoin 2 agent A 4 10 0 0 0 0 0 0 Tissu en % agent B 0 0 0 2 4 10 0 0 0 non en % agent C 0 0 0 0 0 0 2 4 10 traité en % Temps de Y2 10s 0 0 8s 0 0 12s 1s 0 > 1 heure décharge Les valeurs obtenues dans le tableau 2 permettent de constater que les agents selon l'invention confèrent de forts pouvoirs antistatiques à un support textile, même lorsqu'ils sont appliqués par épuisement. Pour les exemples n 16 et 17, on imprègne des tissus en polyester (PES 100%) de grammage 145 g/m2, dans un bain de foulardage contenant 30 g et 50 g, respectivement, d'agent A par litre de bain. Les tissus sont ensuite exprimés et séchés à 120 C. Puis on mesure le pouvoir antistatique de ces tissus. Les tissus sont ensuite trempés dans un bain d'eau à 20 C pendant 5 minutes, puis exprimés et séchés à 120 C. On mesure à nouveau le pouvoir antistatique des tissus (temps de demi-décharge 2). Les tissus sont ensuite lavés à 40 C dans un bain de lavage, avec 5 g de savon par litre du bain de lavage, pendant 30 minutes. Les tissus sont ensuite rincés, exprimés et séchés à 120 C. On mesure à nouveau le pouvoir antistatique des tissus (temps de demidécharge 3). TABLEAU 3 EXEMPLE 16 17 Témoin 3 agent A en g/l de bain 30 50 Tissu non traité temps de 1/2 décharge 1 0 0 > 1 heure pouvoir antistatique après trempage 2s Os > 1 heure temps de 1/2 décharge 2 pouvoir antistatique après lavage à 400C 10s 3s > 1 heure temps de 1/2 décharge 3 A titre comparatif, le même tissu de polyester traité, selon la technique antérieure, au moyen d'un bain contenant un agent antistatique à base de sels de sodium de l'acide formique, à la même dose, ne possède plus de pouvoir antistatique après trempage. Les valeurs obtenues dans le tableau 3 permettent de constater le fort pouvoir antistatique conféré à un support textile par les agents selon l'invention, mais aussi la permanence de ce pouvoir après trempage prolongé dans l'eau ou après lavage. Pour l'exemple n 18, on imprègne des tissus de coton 100% de polyester/viscose, et d'acrylique 100%, dans un bain de foulardage contenant uniquement 10 g d'agent A par litre de bain de foulardage. Les tissus sont ensuite exprimés et séchés à 120 C, puis on mesure le pouvoir hydrophile du tissu. Les pouvoirs hydrophiles obtenus sont présentés ci-après : tissu de coton (100%) non traité : 15 mm tissu de coton (100%) traité : 40 mm tissu de polyester/viscose non traité : 20 mm tissu de polyester/viscose traité : 50 mm tissu en acrylique (100%) non traité : 8 mm tissu en acrylique (100%) traité : 70 mm Après séchage, on constate donc une grande hydrophilité des supports textiles traités au moyen d'agents selon l'invention. Ces agents permettent avantageusement d'améliorer très nettement l'hydrophilité des supports. L'amélioration du pouvoir hydrophile permet de diminuer la résistance électrique superficielle des fibres, notamment des fibres synthétiques. C'est donc l'amélioration du pouvoir hydrophile du tissu qui pourrait être à l'origine de l'amélioration du pouvoir antistatique. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs. En particulier, le domaine d'application de la présente invention n'est pas limité au seul domaine de l'habillement. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un agent de traitement notamment destiné à améliorer le pouvoir antistatique d'un support textile, ledit agent de traitement comportant au moins un polymère, caractérisé en ce qu'on produit ledit polymère par réaction d'au moins un polyisocyanate et d'au moins une amine grasse oxyéthylénée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite amine grasse oxyéthylénée a pour formule où - R est une chaîne grasse saturée ou insaturée, avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - x est compris entre 1 et 50 inclus, - y est compris entre 1 et 50 inclus ou pour formule où - Ri est une chaîne grasse saturée ou insaturée avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - R2 est un atome d'hydrogène (H) ou une chaîne grasse saturée ou insaturée avec un nombre d'atomes de carbone compris entre 6 et 40, - z est compris entre 1 et 50 inclus. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites chaînes grasses R, Ri et R2 comporte de 2 à 14 atomes de carbone. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite amine oxyéthylénée comporte entre 10 et 30 motifs d'oxyde d'éthylène. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit polyisocyanate est choisi dans le groupe formé par : - le poly (phénylène isocyanate), - le triphényl méthane triisocyanate, - les polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur un polyol dans des conditions telles qu'il y ait plus de 2 groupes-N=C=O libres, - les polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur l'eau avec formation de cycles isocyanurates, - les polyisocyanates préparés par condensation d'un diisocyanate sur l'eau avec formation de groupes biuret. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on dose ledit polyisocyanate et ladite amine grasse oxyéthylénée, de manière que le ratio molaire des groupes-OH de ladite amine oxyéthylénée et-N=C=O dudit polyisocyanate soit compris entre 0,1 et 10 moles de-OH par mole de- N=C=O. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit ratio molaire est compris entre 0,5 et 2 moles de-OH par mole de-N = C = 0. 8. Agent de traitement d'un support textile, notamment pour en améliorer le pouvoir antistatique et/ou hydrophile, caractérisé en ce qu'il comporte un polymère obtenu selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Agent de traitement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il présente un extrait sec de 10 à 75% en poids. 10. Agent de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il présente un extrait sec compris entre 20 et 30% en poids. 11. Procédé de traitement, par imprégnation ou par foulardage, d'un support textile pour en améliorer le pouvoir antistatique, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'addition dans un bain de traitement d'un agent de traitement conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 10 en une quantité comprise entre 2,5 et 100 g par litre dudit bain de traitement. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite quantité est comprise entre 5 et 75 g par litre dudit bain de traitement. 13. Procédé de traitement, par épuisement, d'un support textile pour en améliorer le pouvoir antistatique, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'addition dans un bain de traitement d'un agent de traitement conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 10 en une quantité comprise entre 0,2 et 12%, en pourcentage massique par rapport à la masse du support à traiter. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisée en ce que ladite quantité est comprise entre 0,5 et 8% par rapport à la masse du support à traiter. 15. Support textile traité, notamment en vue d'en augmenter le pouvoir antistatique, caractérisé en ce qu'il comporte des fibres recouvertes d'un agent de traitement selon l'une quelconque des revendications 8 à 10. 16. Support textile selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdites fibres sont en coton, en laine, en polyester, en nylon, en acrylique, ou en viscose.