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BREVET D'INVENTION "PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE MATIERES
TEXTILES ET AUTRES ARTIFICIELLES"
Henry DREYFUS
Cette invention concerne la fabrication de matières textiles et autres artificielles et, en particulier, la saponification de matières comprenant des esters organiques de la cellulose. Elle est spécialement importante pour la fabrication de filaments, fils, fibres, filés, rubans et produits analogues en acétate de cellulose par des procédés dans lesquels une saponification est appliquée et on la décrira en se référant particulièrement à cette fabrication.
Dans la saponification des fils d'acétate de cellulose et de matières analogues du type susmentionné, les agents ordinairement utilisés sont la soude caustique ou la . potasse caustique. L'emploi de ces agents présente toutefois certains inconvénients. Ainsi, il est difficile, si ce n'est
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par des méthodes spéciales, d'assurer la saponification dans toutes les parties de la matière, l'agent saponifiant ayant tendance à attaquer énergiquement la surface de la matière et à laisser le coeur sensiblement ininfluencé.
Bien que ce genre d'effet soit très utile pour certains buts, il doit être évité dans d'autres cas. De même, si la température, la concentration et la durée du traitement ne sont pas exactement réglées, il existe un certain risque que la soude caustique et la potasse caustique employées comme agents saponifiants détériorent les matières, étant donné que celles-ci sont très sensibles à l'action d'alcalis énergiques de ce genre à la fois à l'état partiellement saponifié et à l'état complètement saponifié. C'est pourquoi des recherches et études considérables ont été effectuées à l'effet de découvrir des agents saponifiants qui soient exempts de ces inconvénients, et d'autres, des bases minérales énergiques.
L'inventeur a découvert qu'un avantage considérable découle de 11 application, à titre de saponifiants, de léthylène diamine ou d'autres amines contenant plus d'un groupe amino, tels que, par exemple, le diméthyl-éthylène diamine symétrique, le monométhyl-éthylène diamine et le propylène diamine. De préférence, un au moins des groupes amino de l'amine est non substitué ou mono-substitué. Des résultats spécialement utiles ont été obtenus avec des diamines aliphatiques, en particulier celles de poids moléeu- laire relativement faible. L'application d'amines contenant plus de deux groupes amino, par exemple du 1:2:3-triaminopropane, n'est toutefois pas exclue.
La présence d'un ou
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plusieurs groupes hydroxy dans l'amine semble favoriser la pénétration des matières par le saponifiant. Ainsi, par exemple, des substances du type duxy-diamino-ss -hydroxy propane peuvent être appliquées en vue de ce résultat.
L'invention est en particulier avantageusement applicable au traitement de filaments, fils, filés, fibres, rubans et produits analogues d'acétate de cellulose ou de tissus contenant de tels produits, ainsi qu'au traitement de matières constituées par ou contenant d'autres esters or- ganiques de la cellulose, par exemple les formate, pro- pionate ou butyrate de cellulose, et au traitement des éthers- esters de cellulose, par exemple de l'acétate d'éthyl cel- lulose et de l'acétate d'oxy-éthyl cellulose. Les filaments et produits analogues auxquels le procédé de saponification qui fait l'objet de cette invention est appliqué peuvent être fabriqués par des procédés d'extrudage au mouillé ou à sec.
Parmi ces procédés on mentionnera ceux décrits dans les brevets belges Nos. 364.627 du 18 Octobre 1929 et @ 371.979 du 16 Juillet 1931, et les brevets anglais Nos.
340.325 du 18 Janvier 1929, 340.326 du 11 Avril 1929 et 378.858 du 12 Mai 1931.
L'acétate de cellulose ou les autres esters or- ganiques de cellulose appliqués peuvent posséder une visco- sité élevée, par exemple une viscosité supérieure à 30 et pouvant atteindre 100 ou même 200 ou davantage. Le présent procédé peut toutefois être appliqué avantageusement à des matières de viscosité beaucoup plus faible, par exemple de viscosité inférieure à 25 et pouvant descendre à 10 ou même au-dessous.
Les filaments et produits analogues, qu'ils aient été fabriqués par des procédés d'extrudage à sec ou par des
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procédés d'extrudage au mouillé, peuvent être étirés dans une mesure considérable en présence d'un ramollissant, par exemple selon les procédés faisant l'objet.des brevets anglais Nos. 277.089 du 8 Juin 1926, 323.790 du 27 Juillet 1928 et 370.430 du 20 Décembre 1930.
Ces opérations d'étirage peuvent augmenter de 100%, 200% ou même 500% ou davantage la longueur que possédait initialement la matière et, par ce moyen, on peut obtenir des matières possédant une résistance de traction relativement élevée, par exemple de 2,5 ou 3 ou même 4 grammes par denier.
Les saponifiants peuvent être appliqués sur les matières de toute manière appropriée. De préférence, on les applique sous forme d'un bain aqueux. Un mode d'application commode, surtout lorsque les conditions sont telles que la saponification est relativement lente, consiste à suspendre la matière sous forme d'écheveaux à des barres qu'on fait mouvoir d'une extrémité à l'autre du bain et qu'on fait en même temps tourner de façon à immerger à la main profondeur toutes les parties de l'écheveau en succession. Un mode de traitement qui est préférable lorsque la saponification est relativement rapide consiste à faire passer les matières d'une façon continue à travers le bain.
Lorsque les matières sont sous forme de fil ou sous une forme analogue, il est préférable de les traiter sous forme d'une "chaîne" ou nappe de fils, c'est-à-dire de tirer à travers le bain un grand nombre de bouts sensiblement parallèles les uns aux autres.
Ainsi, un filé déroulé d'un cantre à l'aide de godets, rouleaux ou organes appropriés analogues partiellement ou complètement immergés dans le bain et s'étendant sur toute la
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largeur de la nappe ou "chaîne" peut être conduit à travers un ros dans et à travers le bain, puis à travers un ou plusieurs autres ros à un dispositif collecteur convenable situé à l'extérieur du bain. De même, les matières, peuvent être introduites, par exemple sous forme d'écheveaux ou d'autres paquets ou bobines convenables, dans un bain contenant le saponifiant et mises à même de rester en contact avec cet agent jusqu'à ce que la saponification ait été effectuée au degré désiré.
Pendant la saponification et (ou) le traitement susceptible d'être appliqué ultérieurement, par exemple un lavage, les matières peuvent être soumises à une tension considérable. On peut toutefois effectuer la saponification sous une faible tension ou sous une tension nulle, de façon à faciliter la contraction. Ainsi, dans le cas de matières en mouvement par exemple, on peut faire en sorte que la vitesse d'entraînement diminue le long du parcours, comme décrit dans le brevet anglais N 403.071 du 6 Mai 1932.
Le milieu saponifiant peut contenir des solvants, agents de gonflement ou solvants latents de l'élément de base des matières. Ainsi, par exemple, lorsque les matières traitées contiennent de l'acétate de cellulose ou un autre ester de propriétés de solubilité analogues, l'agent saponifiant peut contenir, par exemple, une ou plusieurs des substances suivantes :- alcools méthylique, éthylique, propylique ou butylique, éthylène, glycol ou ses monométhyl- ou éthyl éthers, glycérine, alcool benzylique, cyclo-hexanol et diacétone alcool, cyclohexanone, acétone, méthyl-éthyl-cétone, dioxane, éther de méthylène éthylène, éther d'éthylidine
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éthylène et éther diméthylique d'éthylène glycol.
Il est en particulier avantageux d'appliquer des substances ayant le pouvoir de gonfler la matière lorsque l'élément de base appliqué n'agit que relativement lentement. Lorsque des solvants sont présents, il ne faut pas qu'ils soient à un degré de concentration tel qu'ils risquent de détériorer la matière.
Il est préférable que les conditions, par exemple la température et la concentration du saponifiant, soient telles que la saponification soit relativement rapide, par exemple qu'elle s'effectue en 2 ou 3 à 4 ou 5 minutes.
Dans le cas de l'éthylène diamine, par exemple, on a trouvé qu'il est possible de rendre l'acétate de cellulose sensiblement insoluble dans l'acétone par un traitement en bain à l'aide d'une solution aqueuse à 2Q à 25 ou 30% pendant environ quatre minutes. Une indication du degré auquel la saponification a été effectuée dans toutes les parties de la matière est donnée par le fait que, dans ces conditions, la perte de poids qui intervient n'est que de l'ordre de 5 à 10%. Il n'est pas nécessaire que la concentration de l'aminé soit aussi élevée que celle qui vient d'être indiquée pour qu'on obtienne des résultats utiles. Elle peut par exemple être de 15 ou même 10% ou moins, selon la température. Des concentrations supérieures sont toutefois préférables.
Il faut tenir compte du risque de détérioration possible des matières par l'application d'une concentration ou d'une température trop élevées ou d'un temps de contact trop prolongé. La concentration susceptible d'être appliquée de façon sûre est d'autant plus élevée que la température
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est plus basse. Des températures relativement élevées, telles que 70-90 C ou même supérieures) sont toutefois préférables, mais on peut adopter des températures plus basses, par exemple 40-60 C, ou même des températures encore plus basses. Aux températures voisines du point d'ébullition, il est particulièrement avantageux d'adopter des dispositifs tels que ceux décrits dans le brevet anglais ? 411. 094 du 28 Octobre 1932 pour limiter les pertes par évaporation.
L'invention n'est pas limitée au degré de saponification effectué, celui-ci dépendant bien entendu du but particulier envisagé. Ce but peut être d'élever simplement le point de repassage sûr des matières; ou il peut être de communiquer de l'affinité pour les colorants du coton, ce qui peut être réalisé sans perte sensible de l'affinité pour les colorants des esters cellulosiques, tels que les colorants insolubles dispersés. La saponification pourrait encore être suffisamment intense pour détruire.l'affinité des matières à l'égard de ces colorants des esters cellulosiques. Les propriétés de traction des matières traitées, par exemple la ténacité et la capacité d'allongement, peuvent aussi être améliorées comme résultat du traitement.
Un avantage de l'invention est qu'elle permet à la saponification de pénétrer très profondément et même d'atteindre sensiblement toutes les parties de la matière. C'est ainsi qu'une perte de poids relativement faible, par exemple 10% ou moins, est susceptible de rendre la matière insoluble dans l'acétone et de lui communiquer une grande affinité pour les couleurs du coton. La saponification peut toutefois entraîner une perte de poids beaucoup plus grande, par exem-
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ple de 20-30% ou même davantage, et peut même être complète dans toutes les parties. De cette façon, on peut obtenir des matières cellulosiques régénérées qui possèdent des propriétés qu'il serait impossible d'obtenir par les procédés ordinairement appliqués pour fabriquer les matières de ce genre.
Les exemples suivants feront comprendre l'invention.
EXEMPLE
On immerge un écheveau de filé d'acétate de cellulose dans une solution à 20-30% d'éthylène diamine, à 80-90 C, pendant une période de 3 à 5 minutes par exemple, selon le degré de saponification désiré. Après cette période, on enlève la matière du bain, on la lave et on la sèche.
EXEMPLE 2
On fait passer un filé d'acétate de cellulose déroulé d'un cantre sous forme d'une "chaîne" à travers un bain saponifiant de la composition de celui de l'exemple précédent, puis à travers un bain de lavage, sur une série de rouleaux de séchage et à un dispositif collecteur convenable.
Le bain saponifiant est maintenu juste au-dessous de l'ébullition et l'on règle la vitesse à laquelle les matières traversent le bain dans une mesure correspondant au degré de saponification désiré, de façon à assurer une durée de contact comprise entre 3 et 5 minutes.
EXEMPLE 3
Le procédé est réalisé comme dans les exemples 1 ou 2 excepté qu'on se sert d'une solution à 15-20% d'éthy-
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lène diamine, le bain saponifiant étant maintenu à 70-800 C.
Pendant la saponification, le filé est susceptible de subir un certain retrait, surtout lorsqu'un filé de faible torsion est traité sous forme d'écheveaux. Les filés possédant une torsion plus élevée sont moins sujets à se contracter.
A titre d'autre mode de réalisation du présent procédé, on peut effectuer la coloration des matières d'une façon continue avec la saponification et appliquer, dans l'agent saponifiant, des colorants tels que les couleurs du coton ou des esters cellulosiques, par exemple celles du type insoluble dispersé. Les matières qu'il est possible d'obtenir par le présent procédé se prêtent particulièrement à la production d'effets de colorés différentiels, en plus d'autres effets qui peuvent, par exemple, être obtenus comme résultat du fait que les matières saponifiées et non saponifiées se comportent de différentes façons à l'égard des agents de gonflement, milieux aqueux chauds et autres agents de traitement.