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BREVET D'INVENTION "PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES MATIERES
ARTIFICIELLES"
Henry DREYFUS.
Cette invention concerne des perfectionnements apportés à la fabrication des filaments artificiels, fils, filés, pellicules et matières similaires contenant des dérivés organiques de la cellulose et particulièrement des procédés dans lesquels les matières artificielles sont soumises à des opérations d'étirage.
On oonnait déjà des procédés dans lesquels des filaments artificiels et d'autres matières contenant des dérivés organiques de la cellulose sont soumis à des opérations d'étirage en vue d'améliorer leur résistance à la traction, leur résistance au délustrage ou d'autres pro-
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priétés.
Ainsi, dans le brevet anglais N 277.089 du 8 Juin 1926, on a décrit dés procédés dans lesquels des filaments artificiels sont soumis à une opération d'étirage au delà de leur limite élastique et sont ainsi rendus résistants à l'action de délustrage d'agents aqueux chauds et le brevet anglais ? 323.790 du 27 Juillet 1928 , décrit le traitement de filaments ou fils, contenant de l'acétate de cellulose ou d'autres dérivés organiques de la cellulose, qui consiste à les soumettre à une opération d'étirage pendant leur parcours d'un point à un autre.
L'inventeur a maintenant découvert que des composés basiques organiques, en particulier des. amines aliphatiques inférieures et des composés cycliques basiques contenant de l'azote dans le noyau, tels que la pyridine, qui sont relativement volatils, sont des agents de grande valeur en ce qui concerne leur application aux opérations d'étirage, étant donné que les composés de ce genre ont une action de pénétration et de ramollissement rapide sur les matières et, de cette façon, les amènent très rapidement à l'état qui convient pour l'étirage. Les bases organiques ont une action saponifiante sur l'acétate de cellulose et d'autres dérivés organiques de la cellulose.
L'action ramoDisante qu'elles exercent sur les matières, toutefois, a lieu avant qu'aucune ou au moins une saponification sensible ait eu lieu et, dans la mise en pratique de la présente invention, on règle les conditions de traitement de façon que l'étirage soit effectué et que l'agent saponifiant soit éliminé, ou que son action soit neutralisée, par exemple en diminuant sa température, avant
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qu'il en résulte aucune saponification ou aucun degré non désiré de saponification.
Suivant la présenté invention, par conséquent, on ramollit des filaments artificels, fils, filés, rubans, pellicules et produits similaires contenant de l'acétate de cellulose ou d'autres dérivés organiques de la cellulose à l'aide d'agents contenant des bases organiques, en particulier des amines aliphatiques inférieures et des composés cycliques basiques contenant de l'azote dans le noyau, et on les soumet à une opération d'étirage.
Des exemples de bases organiques qui conviennent particulièrement sont les mono-,di- et tri-méthylamines et éthylamines, la pipéridine et la pyridine. Des diamines, telles que l'éthylène-diamine, le monométhyl éthylène diamine, le diméthyl éthylène diamine, le propylène diamine et le 1.2.3.-triamino-propane, peuvent aussi être appliqués pour les buts de la présente invention. D'autres composés basiques organiques, par exemple la quinoline et l'aniline, peuvent être appliquées, hes composés peuvent aussi contenir d'autres groupements, en particulier des groupements qui tendent à augmenter leur solutbilité dans des agents aqueux ou alcooliques, par exemple des groupes hydroxy.
On peut ainsi se servir d'éthanolamines et d'autres alky- lolamines, ainsi que d'autres composés hydroxy amino, par exemple d'[alpha].[gamma] -diamino-ss- hydroxy propane. L'urée et les urées substituées, par exemple la diéthyl urée, la tétraphényl urée, la thio urée et la guanidine, peuvent aussi être appliquées, quoiqu'on utilise de préférence des solutions de substances normalement gazeuses ou liquides.
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Ainsi qu'on l'a dit précédemment, les conditions de traitement appliquées suivant la présente invention seront telles que l'action saponifiante que les composés basiques sont susceptibles d'avoir soit empêchée - par élimination des dits composés ou autrement - avant que son effet ait pu atteindre un degré non désiré. C'est ainsi qu'on peut empêchez, ou diminuer l'action saponifiante en réalisant l'étirage à de basses températures ou à l'aide de solutions diluées ou en ne laissant la base agir que pendant un temps très court.
Bien qu'il soit en général préférable que le traitement par les ramollissants suivant l'invention soit réalisé aux températures normales ou même à des températures inférieures, on peut, si on le désire, l'effectuer à des températures plus élevées, par exemple jusqu'à 40 - 60 C ou même au-dessus et, en pareil cas, on peut évidemment réduire la période de ramollissement et (ou) la concentration.
Les ramollissants du présent procédé sont de préférence appliqués sur les matières artificielles à l'aide de milieux aqueux ou alcooliques aqueux, quoique l'invention ne soit pas limitée à ce mode d'application et qu'on puisse se servir d'autres milieux convenables, par exemple d'hydrocarbures,si on le désire. De plus, bien que les traitements en bains soient en général les meilleurs en vue du traitement des matières artificielles par les ramollissants du présent procédé, on peut, si on le désire, appliquer ceux-ci par d'autres moyens, par exemple les projeter à l'état divisé sur les matières ou faire passer ces dernières sur des mèches, rouleaux ou autres surfaces transportant le ramollissant.
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Les matières peuvent être ramollies sous forme d'écheveaux ou d'autres masses ou paquets et soumises sous cette forme à l'opération d'étirage, mais la meilleure façon de réaliser le présent procédé, en général, consiste à ramollir et étirer les matières pendant qu'elles se meuvent d'un point à un autre, par exemple d'un appareil de filage au mouillé ou à sec à un dispositif de bobinage ou de moulinage, ou au cours de leur transfert d'un paquet à un autre, par exemple d'une bobine à une autre, ou au cours d'une opération de bobinage réalisée sur des matières déroulées d'une bobine"fromage" ou masse cylin- drique plate.
Dans le cas de pellicules, films, et,produits similaires, 1' étirage peut être longitudinal ou transversal ou à la fois longitudinal et transversal et, dans ce dernier cas, les étirages longitudinaux et trans versaux peuvent être appliqués simultanément ou successivement.
On peut, surtout dans le cas de filaments artificiels et de produits analogues, réaliser l'étirage par échelons, par
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exemple en faisant passer les matières, avec un contact t sensiblement dépourvu de glissements, "'I1MNIo'tne série de ct4t",e y , rouleaux tournant à des vitesses périphériques successi- #vement croissantes; et l'on peut, si on le désire, inter- caler des périodes de repos entre les échelons d'étirage, par exemple en faisant passer les matières au contact d'une ou plusieurs paires de rouleaux, les vitesses périphériques des rouleaux de chaque paire étant les mêmes.
En outre, dans le cas de filaments artificiels et de produits analogues, on peut obtenir des avantages considérables, en particulier en ce qui concerne la production de matières de propriétés constantes, en ramollissant et étirant simul-
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tanément un grand nombre de "bouts" disposés sous forme d'une nappe ou "chaîne", c'est -à-dire parallèlement et dans le même plan.
Un mode de réalisation du présent procédé consiste à imprégner uniformément les matières par la base dans des conditions telles que la base n'ait pour ainsi dire aucune action de ramollissement sur les dites matières et à soumettre ensuite pendant une courte période de temps les matières imprégnées à des conditions telles que l'action de ramollissement de la base augmente et atteint un degré tel qu'on puisse effectuer le degré désiré d'étirage.
Ainsi, on peut faire passer des filaments artificiels à travers un bain contenant une solution d'une base organique convenable à une température telle qu'elle n'ait sensiblement aucune action de ramollissement sur les matières et les faire ensuite passer rapidement à travers une chambre chauffée ,de façon à provoquer.l'action de la base ramollissante, et les étirer simultanément. Après l'étirage, on peut éliminer la base en lavant les matières à l'aide d'un solvant convenable de cette base.
De préférence, le diluant dont on se sert pour préparer la solution de la base organique est plus volatil ou, au moins, n'est pas sensiblement moins volatil, dans les conditions d'étira-
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ge, que la base organique elle-même, de sorte que la conp- r 1 1 eentration de la base dont sont/ les matières t pendant l'étirage tend à augmenter ou, au moins, ne tend pas à diminuer sensiblement. Des diluants susceptibles d'être appliqués avantageusement sont l'eau, le benzène, le toluène, l'éther éthylique et d'autres éthers et des hydrocarbures de pétrole relativement volatils .
Les meilleurs
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résultats selon ce procédé sont en général obtenus lorsque la base organique et sa concentration dans la solution dans laquelle elle est appliquée sont choisies telles que, pendant l'étirage, la base est présente sur les matières sous une concentration qui est presque égale mais légèrement inférieure à celle à laquelle cette base constitue un solvant des matières dans les conditions dans lesquelles l'étirage est réalisé.
La tension nécessaire pour produire l'étirage peut être exercée sur les matières artificielles simultanément avec l'application du ramollissant du présent procédé; ou bien on peut faire en sorte que la tension d'étirage soit limitée à la partie des matières qui a atteint un degré de ramollissement suffisant. Par exemple, dans le cas de filaments artificiels et de produits similaires, on peut faire passer les matières autour ou au contact d'une série de rouleaux ou de groupes de rouleaux, et réaliser le ramollissement entre les deux premiers rouleaux ou groupes de rouleaux, qui tournent à la même vitesse périphérique, et les rouleaux ou groupes de rouleaux suivants peuvent tourner à des vitesses périphériques croissantes, de façon que les matières soient étirées.
De même, on peut soumettre les matières à un seul traitement de ramollissement pour les amener à l'état qui convient pour l'étirage ou les soumettre à une série de traitements de ramollissement. Dans beaucoup de cas, il est avantageux d'appliquer au moins deux traitements de ramollissement, le premier étant tel qu'il amène les matières artificielles à un état de ramollissement qui n'est que légèrement inférieur à celui qu'exige l'étirage et
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le ramollissement final étant complété dans le second traitement.
Ainsi, on peut traiter des matières artificielles par une solution d'une base organi que de concentration légèrement inférieure à celle qui est nécessaire pour effectuer le degré voulu de ramollissement, puis par une solution de la concentration voulue, Un résultat analogue peut être obtenu à l'aide de deux solutions de même concentration mais appliquées à des températures différentes, la température de la première étant de quelques degrés, par exemple 5 à 10 C, inférieure à celle de la seconde.
Comme on l'a dit plus haut, des bases organiques relativement volatiles conviennent particulièrement pour les buts de cette invention et en pareils cas, en particulier, et surtout lorsqu'on se sert de bains exposés à l'air libre, il est avantageux de recouvrir le bain d'une couche d'huile ou d'un autre liquide convenable qui n'est pas miscible avec le liquide du bain, par exemple comme décrit dans le brevet anglais ? 411. 094 du 28 Octobre 1932.
On peut étirer les matières artificielles, suivant la présente invention, à raison de 100 à 200 % de leur longueur primitive, par exemple, ou de quantités beaucoup plus grandes.On peut ainsi obtenir des matières de ténacité améliorée.
On peut soumettre à des opérations de rétrécissement les matières artificielles traitées suivant l'invention afin d'améliorer leur pouvoir d'allongement, que ce soit avant ou après l'étirage réalisé suivant l'invention. Des procédés de rétrécissement convenables sont décrits dans les breveta anglais ? 389.823 du 18 Juin 1931 et 403.106 du 14 Juin 1932.
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Le rétrécissement peut être réalisé soit d'une façon continue avec le présent procédé, soit sous forme d'une opération séparée.
Bien que, comme on l'a dit précédemment, l'objet primaire de la présente invention réside dans le fait d'étirer des matières artificielles en vue d'augmenter leur ténacité, l'invention n'exclut pas une saponification simultanée lorsqu'on désire qu'une telle saponification s'effectue. Le fait d'effectuer simultanément la saponification et l'étirage à l'aide des bases organiques appliquées suivant l'invention présente l'avantage que le milieu de traitement ne contient qu'un seul agent actif et que la récupération de l'agent ou la préparation du bain se trouvent ainsi considérablement simplifiées.
On donnera ci-après quelques exemples pour faire comprendre l'invention, mais il est bien entendu que ces exemples ne limitent l'invention en aucune façon.
Exemple 1 On fait passer un grand nombre de filés d'acétate de cellulose sous forme d'une nappe ou "chaîne" à travers un bain composé d'une solution aqueuse de pyridine à 50 - 55 %, à 35 - 30 C, et on les étire, par exemple à raison de 100à 150 % de leur longueur originale,
Exemple 3
Un grand nombre de filés d'acétate de cellulose sont étirés d'une manière analogue à celle décrite dans l'exemple 1, excepté qu'on se sert d'une solution aqueuse
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à 50 - 60 % de pipéridine à 20 - 25 C.
Exemple 3
Un grand nombre de filés d'acétate de cellulose sont étirés d'une manière analogue à celle décrite dans l'exemple 1, excepté qu'on se sert d'une solution aqueuse à 40 - 45 % de triméthylamine à 25 - 30 C.
Exemple 4 On fait passer un grand nombre de filés d'acétate de cellulose sous forme d'une "chaîne" à travers un bain composé de 30 % d'éther éthylique, 35 % d'eau et 35 % de pyridine, la longueur du bain et la vitesse de parcours des filés étant telles que, à leur sortie du bain, les filés sont uniformément inprégnés de la solution. On les fait alors immédiatement passer à travers une chambre chauffée à une température de 30 C environ et on les étire à raison de 100 à 200 % ou plus de leur longueur initiale, par exemple. On fait passer un courant d'air à travers la chambre pour favoriser l'évaporation de l'éther des filés. A leur sortie de la chambre, on lave ceux-ci, on les sèche et on les bobine.
L'invention présente une importance particulière dans le cas des matières artificielles contenant de l'acétate de cellulose, et spécialement de l'acétate de cellulose ayant une teneur en acétyle variant de 50 - 54 à 56 - 58 % calculé comme acide acétique.
Les acétates de cellulose appliqués dans la fabri-
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cation des matières artificielles peuvent être des acétates de cellulose de viscosité relativement faible, par exemple 12 à 15 ou 20, ces chiffres représentant la viscosité d'une solution à 6 % dans de l'acétone en comparaison avec de la glycérine dont la viscosité est supposée égale à 100 ; mais ils Pourraient aussi posséder une viscosité beaucoup plus grande, par exemple de 40,50 à 80 ou 100 ou même davantage. Des acétates de cellulose de ce genre peuvent être obtenus par le procédé décrit dans le brevet belge ? 310.377 du 2 Mai 1923.
Le procédé suivant l'invention est aussi applicable à d'autres dérivés organiques de la cellulose, par exemple les propionate, butyrate et nitro-acétate de cellulose, les laurate, palmitate, benzoate et autres esters et esters mixtes de la cellulose, les celluloses méthylique, éthylique, butylique et benzylique et d'autres éthers ou éthers mixtes de la cellulose, et les acétates d'éthyl cellulose et d'oxy-éthyl cellulose et d'autres esters-éthers de cellulose.
Les esters cellulosiques des acides organiques supérieurs sont relativement résistants à la saponification par les bases organiques appliquées suivant la présente invention et les éthers de cellulose sont eux-mêmes pratiquement ininfluenoés, et l'on peut par conséquent appliquer des conditions de ramollissement plus énergiques, si on le désire, sans provoquer la saponification ou une saponification exagérée des matières.