Brevet FR2879630A1 — publié le 20060623

NOUVELLE COMPOSITION D'ENCOLLAGE DE FILS TEXTILES La présente invention se rapporte à une nouvelle composition à base de (co)polymères d'acrylamide hydrosolubles de poids moléculaire élevé pour l'encollage de fils (ou de fibres) textiles. L'invention s'applique tout particulièrement bien à l'encollage des fibres naturelles, notamment du type coton, en présence éventuellement de fibres artificielles, en particulier le polyester. Dans l'industrie textile, lors des opérations de tissage, les fils ou fibres sont soumis à un travail d'extension répété. Les extensions des fils peuvent provoquer des casses. Il faut donc jouer sur la capacité d'allongement du fil dépendant de sa nature. En plus du phénomène d'extension, d'autres contraintes existent. Ce sont essentiellement: l'abrasion: action d'user par frottement. Il y a ébouriffage des fils, formation de bouloches dues au frottement sur différentes pièces (lamelles, dents du peigne...), - et la pilosité : la tendance qu'ont les extrémités des fibres à s'écarter du corps du filé. Elle va provoquer des pontages interfils qui donneront des casses de fils ou des défauts d'insertion par le vecteur trame. Afin de protéger les fils contre ces forces de détérioration et d'améliorer leur 25 résistance, il est connu d'employer des produits d'encollage. Pour obtenir de bons résultats, le choix de la colle doit se faire en tenant compte des caractéristiques suivantes: - résistance et allongement à la rupture, - souplesse du film de colle qui doit suivre les allongements subis par le fil, - bonne adhérence au fil, - viscosité adaptée qui est fonction des fils, une trop forte viscosité, toutefois, peut causer des difficultés en cas d'arrêt sur encolleuse. De plus, l'encollage ne doit pas dégrader le fil et le bain doit être composé uniquement de produits compatibles. Par ailleurs, il ne doit pas se produire de dépôts d'encollage sur le peigne, qui par durcissement, pourraient agir comme abrasifs sur les fils. Il est à noter que l'encollage est un apprêt intermédiaire, qui est éliminé suite à l'opération de tissage. C'est une opération préalable à l'ennoblissement du tissu, à l'issue de laquelle on élimine complètement l'encollage. Celle-ci peut s'avérer être très polluante de par les rejets engendrés. Il est donc intéressant d'avoir un produit présentant une bonne solubilité pour le désencollage. Le choix de l'encollage dépend surtout de la nature de la chaîne, en tenant compte aussi du type de tissage: - tissage sec: métiers lances, projectiles, jet d'air... - tissage hydraulique: métiers jet d'eau qui nécessite des produits insensibles à l'eau dans les conditions de tissage. Les principaux types de produits de base pouvant être utilisés comme agent d'encollage sont des polymères naturels ou synthétiques qui se classent comme suit - les amylacés: amidons, fécules... - les dérivés de l'amidon: éthers, acétates... - les dérivés cellulosiques: carboxyméthyl, méthyl et éthyl cellulose les polyalcool de vinyle et copolymères d'acétate de vinyle - les polyesters - les acryliques: ils conviennent surtout pour les fils synthétiques et 30 artificiels; mais on les trouve aussi en combinaison avec des amylacés ou des cellulosiques pour les fibres naturelles et leurs mélanges. Les agents d'encollage de type acrylique sont obtenus par homopolymérisation ou copolymérisation de différents dérivés de l'acide acrylique ou de l'acide métacrylique avec d'autres monomères comme le styrène, l'acétate de vinyle, l'acrylamide... Par un choix et un dosage approprié des monomères, on obtient, par synthèse, des substances macromoléculaires, dont on peut faire varier les propriétés physiques dans un très grand intervalle. Ceci explique les nombreuses applications en encollage de différents fils: polyamide, polyester, cellulosiques. Les principales propriétés qu'ils apportent sont: * un excellent pouvoir de cohésion interbrins, * des performances élevées sur métiers secs. Toutefois, de nombreuses contraintes existent quant à l'utilisation des agents de collage précités. Elles sont en particulier souvent liées aux quantités requises pour que ces colles soient efficaces ainsi qu'à leur faible activité en utilisation seule sur les fibres naturelles. Le problème qui se pose est donc de trouver un nouveau produit d'encollage qui permettrait d'encoller les fibres naturelles et/ou artificielles, sur métiers sec, et qui satisfasse aux impératifs de l'industrie, c'est-à-dire: - bonne affinité avec les fils ou fibres, - mise en oeuvre aisée (vitesse d'encollage...), - amélioration des rendements des métiers à tisser: augmentation de la résistance des fils ou fibres tout en limitant le phénomène d'encrassement des peignes, - élimination facile et peu polluante à l'eau, - et qui, en plus, permettrait de réduire significativement les quantités d'agent d'encollage et donc le coût global de l'opération. Il a maintenant été trouvé un bain d'encollage pour des fibres textiles naturelles 30 et/ou artificielles sous forme d'une solution aqueuse présentant des performances au moins aussi bonnes que celles des compositions préexistantes mais à des dosages en agent d'encollage significativement inférieurs. La présente invention a tout d'abord pour objet un agent d'encollage de fibres textiles naturelles et/ou artificielles, notamment de type coton et/ou coton/polyester constitué d'un homopolymère ou copolymère hydrosoluble d'au moins un monomère d'acrylamide, l'agent se caractérisant en ce que l'acrylamide a un poids moléculaire d'au moins 1 million, avantageusement supérieur à 3 millions. Comme cela est bien connu de l'homme de métier, plus la quantité de colle déposée est élevée, plus le pourcentage de charge de l'eau résiduaire de l'usine de textile sera grand. Il a été trouvé de manière surprenante que l'obtention d'un polymère à base d'acrylamide, d'un poids moléculaire supérieur à 1 million et présentant une ionicité (cationicité et/ou anionicité) faible, en pratique inférieure à 10 moles %, de préférence inférieure à 5 moles % permettait, en particulier pour les tissus pur coton ainsi que dans le cas des fils mixtes polyester/coton, une économie importante aussi bien au niveau de la concentration du bain en agent d'encollage que lors de l'étape de désencollage. L'agent d'encollage de l'invention est notamment obtenu par polymérisation (ou respectivement copolymérisation, ensemble dans tout le texte et les revendications: "polymérisation") d'au moins un monomère non- ionique de type acrylamide et éventuellement d'autres monomères ioniques, et présente avantageusement une viscosité UL supérieure à 3. Les polymères de l'invention ne nécessitent pas de développement de procédé de polymérisation particulier. Ils peuvent être obtenus par toutes les techniques de polymérisation bien connues par l'homme de métier (polymérisation en solution, polymérisation en gel, polymérisation par précipitation, polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse) suivie ou non d'une étape de spray drying, polymérisation en suspension, polymérisation micellaire suivie ou non d'une étape de précipitation). Selon l'invention le (co)polymère hydrosoluble servant d'agent d'encollage est obtenu à partir de: - 90 à 100 % molaire d'acrylamide, de préférence 95 à 100 % molaire, - 0 à 10% molaire d'au moins un monomère possédant une charge ionique 10 (anionique et/ou cationique), de préférence 0 à 5 % molaire, - en présence ou non d'un agent ramifiant et éventuellement d'un agent de transfert. On trouvera ci dessous une liste non limitative des monomères ioniques pouvant 15 être utilisés: - les monomères cationiques: de type dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, dialkylaminoalkyl (meth)acrylamide, diallylamine, methyldiallylamine et leurs sels d'ammonium quaternaire ou d'acides... - les monomères anioniques: possédant une fonction carboxylique (ex: acide acrylique, acide methacrylique, et leurs sels...), les monomères possédant une fonction acide sulfonique (ex: acide 2-acrylamido- 2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels...)... On trouvera ci dessous une liste non limitative des ramifiants: methylene bisacrylamide (MBA), l'ethylene glycol di-acrylate, le polyethylene glycol dimethacrylate, le diacrylamide, le cyanomethylacrylate, le vinyloxyethylacrylate ou methacrylate et le formaldehyde, le glyoxal, les composés de type glycidyléther comme l'éthylèneglycol diglycidyléther, ou des époxy ou tout autre moyen bien connu de l'homme de métier permettant la réticulation. On trouvera ci dessous une liste non limitative des agents de transfert: alcool isopropylique, hypophosphite de sodium, mercaptoethanol, etc... L'homme de métier saura choisir la meilleure combinaison en fonction de ses 5 connaissances propres et de la présente description, ainsi que des exemples qui vont suivre. L'invention concerne également un bain d'encollage comprenant l'agent d'encollage ci-avant décrit à raison de moins de 2% en poids de matière sèche, de 10 préférence moins de 1,5 % en poids. La présente invention concerne également un procédé d'encollage/désencollage de fibres textiles naturelles et/ou artificielles consistant à immerger lesdites fibres dans le bain ci-avant décrit, puis, après tissage, à désencoller les fibres au moyen d'eau chaude uniquement. La concentration de l'agent d'encollage dans le bain peut varier dans la fourchette décrite précédemment, compte-tenu de l'appareillage employé pour la réalisation du cycle d'encollage, en particulier de la puissance d'exprimage des rouleaux, et de la quantité de colle que l'on désire faire monter sur les fils. On sait que celle-ci dépend d'une part de la résistance des fils qui est elle-même fonction de leur texturation, de leur degré de torsion, du nombre de brins au fil unitaire et d'autre part de la capacité d'adhérence du produit d'encollage aux fils à traiter. Un des avantages des compositions de l'invention réside en ce qu'elles donnent des enduits ayant un bon pouvoir protecteur et un pouvoir adhésif élevé aux fils textiles de type coton et polyester/coton; de ce fait, une concentration inférieure ou égal à 2% en poids, de préférence inférieure à 1,5 %, de la composition est suffisant pour l'ensemble des cas d'application, incluant les fils les plus difficiles à encoller. Un dépôt représentant une quantité supérieure est parfaitement envisageable mais il n'apporte pas d'avantages réels et peut même être préjudiciable. Les fils de chaîne encollés dans les conditions de l'invention présentent une résistance suffisante pour les opérations ultérieures de tissage à sec. Les brins unitaires sont correctement agglomérés et l'on ne note pas d'éraillage et de casse des fils ni d'encrassage des métiers à tisser. Après le tissage, le stade de désencollage selon l'invention s'effectue à titre 10 caractéristique avec de l'eau chaude. On termine alors par un séchage. Les compositions d'encollage selon l'invention peuvent être préparées soit bien avant leur utilisation pour l'encollage et être stockées, soit au contraire immédiatement avant leur usage, à partir de leurs constituants. Les exemples ci-après illustrent l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLES A/ Données relatives aux polymères utilisés au cours des essais en tant qu'agent d'encollage Agent Type Composition Tonicité Poids Viscosité UL d'encollage moléculaire Pl (polym. en AM 0 mol% 8 millions 4 gel) Poudre non ionique P2 (polym. en AM hydrolysé 5 mol% 5 millions 4,4 gel) Poudre anionique P3 (polym. en AM /ADC 5 mol% 6 millions 3,6 gel) Poudre cationique - AM: acrylamide - ADC: acrylate de diméthylaminoéthyle quaternisé par le chlorure de méthyl La viscosité UL est mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield (module de type UL) à la vitesse de 60 tr/min et à la température de 25 C sur une solution saline (1M de NaCl) de polymère à 0,1% de concentration (poids sec). B/ Données relatives aux essais d'encollage effectués Après avoir mis le polymère en solution dans de l'eau à la concentration désirée, la solution est ensuite placée sous agitation pendant quelques minutes, la composition est alors prête à être utilisée pour constituer un bain d'encollage. On immerge dans ce bain divers chaînes de fils, que l'on essore par passage entre deux cylindres puis on les sèche. Le tableau ci-après précise les conditions des essais réalisés: Fils Longueur Machine type Polymère Volume d'encollage massique Coupes de % de polymère (exprimée en viscosité (Zahn (en matière sèche) Numéro anglais 3) (Ne) Coton 20/1 Tsudakoma Jet d'air Pl 500 1 % 4350 fils 750 tpm 8 s 0,8 % Coton 30/1 Tsudakoma Jet d'air P2 5001 % 4350 fils 750 tpm 8 s 1 % Coton / 24/1 Picanol Jet d'air P2 5001 polyester 5484 fils 750 tpm 8 s 1,2% 50/50 Coton / 16/1 Nissan Jet d'air P3 450 1 polyester 5700 fils 750 tpm 8 s 1,2 33/67 C/ Résultats Les tissages réalisés à partir des fils précédemment décrits se font dans de bonnes conditions sans éraillage ni rupture de brins. Après le tissage, on traite le tissu au large en le faisant passer à la déroulée dans un bain d'eau chaude à 50 C puis on le sèche (opération de désencollage). Immédiatement après ce traitement on a procédé à la teinture des tissus par une méthode classique. Le tissu fini, séché était très souple; il montrait, en plus, une excellente homogénéité coloristique et une bonne solidité au lavage et à la lumière. A titre comparatif, on a réalisé un encollage dans des conditions strictement identiques aux précédentes mais en utilisant les produits d'encollage actuellement sur le marché de types - homopolymère d'acrylate de sodium (PM: 800.000 et 350.000) et homopolymère d'acrylamide (PM: 800. 000 et 350.000). On a constaté que pour obtenir une aussi bonne qualité d'encollage que celle obtenue par les polymères de l'invention (pas d'éraillages et ni de ruptures de fils) sur les mêmes fibres naturelles ou mixtes, il est nécessaire d'utiliser ces polymères à des concentrations très élevées: systématiquement supérieures à 5 %, en utilisation seule, et supérieures à 3 %, lorsque d'autres agents, utilisés classiquement, tels 25 que alcool polyvinylique, urée et/ou lubrifiant sont présents dans le bain. D/ Conclusion Selon la présente invention, il a été découvert, de manière surprenante, que les 30 poids moléculaires élevés des (co) polymères d'acrylamide hydrosolubles de l'invention confèrent au bain d'encollage: une nette amélioration des conditions d'utilisation: une préparation et un désencollage faciles ainsi qu'une viscosité cinématique du bain réduite (coupes de viscosité), - et une efficacité d'encollage très développée, limitant, par la même, significativement la concentration d'application du bain comparativement à celle nécessaire pour des produits de même nature chimique et de poids moléculaire inférieur. 11 REVENDICATIONS 1) Agent d'encollage de fibres textiles naturelles et/ou artificielles constitué d'un homopolymère ou copolymère hydrosoluble d'au moins un monomère d'acrylamide, caractérisé en ce que l'acrylamide a un poids moléculaire d'au moins 1 million, avantageusement supérieur à 3 millions. 2) Agent d'encollage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une ionicité inférieure à 10 moles %, de préférence inférieure à 5 moles %. 3) Agent d'encollage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une viscosité UL supérieure à 3. 4) Agent d'encollage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir de: - 90 à 100 % molaire d'acrylamide, de préférence 95 à 100 % molaire, - 0 à 10% molaire d'au moins un monomère possédant une charge ionique (anionique et/ou cationique), de préférence 0 à 5 % molaire, - en présence ou non d'au moins un agent ramifiant et éventuellement d'un 20 agent de transfert. 5) Agent d'encollage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les monomères ioniques sont choisis dans le groupe comprenant: - les monomères cationiques: de type dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, 25 dialkylaminoalkyl (meth)acrylamide, diallylamine, methyldiallylamine et leurs sels d'ammonium quaternaire ou d'acide, - et/ou les monomères anioniques: possédant une fonction carboxylique (acide acrylique, acide methacrylique, et leurs sels), les monomères possédant une fonction acide sulfonique (acide 2-acrylamido-2-30 méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels...) 6) Agent d'encollage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent ramifiant est choisi dans le groupe comprenant le methylene bisacrylamide (MBA), l'ethylene glycol di-acrylate, le polyethylene glycol dimethacrylate, le diacrylamide, le cyanomethylacrylate, le vinyloxyethylacrylate ou methacrylate et le formaldehyde, le glyoxal, les composés de type glycidyléther ou des composés de type époxy. 7) Agent d'encollage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de coton ou un mélange de fibres de coton et de 10 polyester. 8) Bain d'encollage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il contient moins de 2 %, de préférence moins de 1,5 %, en poids de matière sèche de l'agent d'encollage objet de l'une des revendications 1 à 7. 9) Procédé d'encollage/désencollage de fibres textiles naturelles et/ou artificielles consistant à immerger lesdites fibres dans le bain objet de la revendication 8, puis, après tissage, à désencoller les fibres au moyen d'eau chaude uniquement. 10) Procédé d'encollage/désencollage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de coton ou un mélange de fibres de coton et de polyester.