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PROCEDE POUR LE TRAITEMENT'DE-FIBRES'SYNTHETIQUES ET AUTRES OBJETS EN
ALCOOL POLYVINYLIQUE.
La présente-invention es relative au traitement des fibres syn- thétiques et autres objets en alcool polyvinylique en vue d'obtenir des pro- duits supérieurs présentant des propriétés améliorées de résistance à l'eau et à la chaleur.
On sait que l'on a pu rendre les objets en alcool polyvinylique in- solubles dans l'eau par certaines réactions organiques telles que l'estérification et la formation d'acétal, ou encore par chauffage à haute température en-dessous du point de fusion de l'alcool polyvinylique;, Les objets complétement estérifiés ou acétalisés ainsi obtenus résistent bien à l'eau mais mal à la chaleur. Par ailleurs, les produits qui ne sont que partiellement estérifiés ou acétalisés, ainsi que ceux soumis au traitement par la chaleur précité résistent bien à la chaleur mais mal à l'eau, se gonflant ou au contraire se rétrécissant considé- rablement dans ],-eau chaude.
On sait d'autre part pouvoir rendre les fibres d'alcool polyvinyli- que résistants à l'eau et à la chaleur par un procédé qui consiste à chauffer les fibres, filées par le procédé humide, dans une solution de sels au-dessus de 50 C, sous tension ou à les chauffer au-dessus de 1300 dans un milieu gazeux tel que l'air, le gaz carbonique, l'azote, etc... puis à les traiter au moyen d'un aldéhyde.
Conformément à la présente invention, on a découvert pouvoir amé- liorer dans une mesure remarquable les qualités de résistance des fibres à l'eau et à la chaleur, en les chauffant dans la vapeur de certains fluides organiques tels que les alcools, les acides organiques, les amines, les formamides et au- tres,ou dans la vapeur d'eau, ou encore dans un mélange de ces vapeurs, ou en- fin dans un mélange de la vapeur de l'un ou de plusieurs parmi les liquides ci- dessus avec un gaz tel que l'air, le gaz carbonique, l'azote, l'hydrogène, dans une proportion quelconque, sous pression réduire, à la pression atmosphérique ou sous une suvpression, ce traitement étant combiné avec l'acétalisation par- tielle au moyen d'un milieu contenant un aldéhyde De plus,'l'effet du trai-.
tement'thermique ainsi conduit est plus remarquable que celui de tout autre mo-
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de de traitement thermique conduit dans l'air ou un autre gaz, et permet d'abais- ser notablement la température de chauffage,à effet égal.
C'est ainsi que si l'on chauffe dans la vapeur de l'alcool méthyli- que, de l'alcool éthylique ou dans la vapeur d'eau, ou encore dans l'air, les fibres d'alcool polyvinylique filés en utilisant une solution saturée de sulfa- te de sodium en tant que bain coagulant,.la résistance des fibres a l'eau et à la chaleur est très améliorée comme l'indique le tableau suivant, qui donne, pour diverses températures de traitement,la température à laquelle la fibre traitée se rétrécit dans l'eau dans une mesure égale aux 5% de sa longueur pri- mitive ; cette dernière température est appelée point de ramollissement dans l'eau.
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Les températures de ramollissement dans l'eau indiquées ci-dessus correspondent aux chiffres avant formation d'acétal.
Ainsi, par chauffage dans la vapeur de liquides organiques ou d'eau, ou dans le mélange d'une ou plusieurs de ces vapeurs avec l'air, on peut augmen- ter remarquablement les qualités de résistance de la fibre synthétique d'alcool polyvinylique à l'eau et à la chaleur. L'effet du traitement par le procédé ob- jet de l'invention est en relation avec la température,le temps de traitement et la proportion de vapeur utiliséeo Par suite, pour obtenir un même résultat, on peut raccourcir le temps et réduire la proportion de vapeur en élevant la température. A égalité de température et de temps, l'effet n'estfonction que de la quantité de vapeur, mais n'est presque pas influencé par la présence d'air ou d'autres gaz.
Par suite, on peut modifier la durée du traitement, la nature des fluides organiques ou de l'eau et la quantité de vapeur, la température elle- même variant dans la marge étendue allant depuis 50 jusqu'à la température de ramollissement de la fibre (225 ), selon l'effet désiréo
Les fibres d'alcool polyvinylique ainsi traitées dans la vapeur de fluides organiques ou d'eau sont ensuite traitées par un milieu contenant de l'adléhyde, Si l'on acétalise 25 à 75% des groupes hydroxyle de l'alcool poly0 vinylque,on peut relever fortement la température de ramollissemento Les fibres obtenues présentent des qualités supérieures de résistance à l'eau et à la cha- leur, ne rétrécissant pas dans l'eau même bouillante.
Le procédé objet de l'invention est applicable en vue d'améliorer la résistance à l'eau et à la chaleur d'autres objets en alcools polyvinylique, tels que les matières plastiques obtenus par les procédés usuels, par exemple par enduction, moulage ou extrudage de l'alcool polyvinylique ou autres matières contenant de l'alcool polyvinylique.
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Les quelques exemples qui suivent sont donnés à titre d'illustration du procédé objet de l'invention, mais non de limitation.
EXEMPLE 1.,
Des fibres d'alcool polyvinylique filées par le procédé humide ou sec, séchées telles quelles ou après lavage dans l'eau glacée ou dans un alcool, etc..., ou sans séchage, sont chauffées pendant une heure à 120 dans la vapeur saturée de l'alcool éthylique, et traitées dans un bain de formation d'acétal, la solution aqueuse contenant 22% d'acide sulfurique., 27% de sulfate de sodium et 3 de formaldéhyde, pendant une heure à60 . Après lavage à l'eau et séchage dans l'air chaud on obtient aisément de très belles fibres blanches très résis- tantes à l'eau et à la chaleur.
EXEMPLE 2.
On chauffe les fibres d'alcool polyvinylique pendant une heure à 140 dans la vapeur d'eau à80% d'humidité, et on les traite dans une solution contenant 22% d'acide sulfurique, 27% de sulfate de sodium et 0,5% de glyoxal pendant une heure à 70 ; on peut alors facilement obtenir des fibres possé- dant d'excellentes propriétés de résistance à l'eau et à la chaleur. Ces fibres ne se rétrécissent pas, plongées dans l'eau bouillante pendant une heure, et leur température de ramollissement dans l'air est de 225 .
EXEMPLE 3.
On chauffe les fibres d'alcool polyvinylique pendant 15 mm à 190 dans la vapeur à 20% d'humidité, et on les traite dans une solution contenant 22% d'acide sulfurique et 27% de sulfate de sodium, 5% de glyoxal et 1% de for- maldéhyde pendant une heure à 70 ; on peut alors facilement obtenir des fibres possédant une excellente résistance à l'eau et à la chaleur.
EXEMPLE-4,
On chauffe les fibres d'alcool polyvinylique pendant 30 mn à 140 dans la vapeur d'alcool éthylique à 80% de son degré de saturation, et on les traite dans une solution contenant 22% d'acide sulfurique, 27% de sulfate de so- dium et 3% de formaldéhyde, pendant une heure à 60 ; après lavage dans l'eau et découpage à la longueur de 7,5 cm environ, on les traite à nouveau dans la solu- tion contenant 20% de formaldéhyde pendant une heure à 80 on peut alors aisé- ment obtenir des fibres crépelées possédant d'excellentes qualités de résistance à l'eau et à la chaleur et prenant très bien la teinture.
Le procédé de traitement sus-décrit peut être réalisé-avec plus d'efficacité encore par chauffage diélectrique des fibres de l'alcool polyviny- lique après préchauffage de celles-ci au milieu d'un gaz chaud comme décrit ci- dessus, ce qui améliore encore les caractéristiques de résistance à l'eau et à la chaleur des fibres.
Sur le dessin annexé la figure 1 représente des courbes de la fréquence en fonction de la perte' de chaleur dans le chauffage diélectrique; la figure 2 donne les courbes représentatives des propriétés ther- miques de l'alcool polyvinylique en tant que substance diélectrique.
Dans le chauffage diélectrique, la puissance électrique absorbée par unité de volume (P) est donnée par la formule
P 5/9 E2f tg où E est l'intensité du champ électrique, ss est la fréquence, est la constante diélectrique et # est l'angle de la perte diélectrique.
La puissance électrique absorbée augmente proportionnellement au carré de l'intensité du champ électrique, à la fréquence, à et à tg. et tg sont des fonctions de la température.
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Après une recherche poussée sur les caractéristiques diélectriques de l'alcool polyvinylique, la demanderesse a découvert que E augmente légèrement (courbe)() et tg rapidement (courbe 0) et qu'en conséquence f tg augmente aussi rapidement avec la fréquence, (courbe ) comme le montré la figure 1.
Par 'suite,plus la fréquence est élevée, plus grande serala puissance absorbée, même sous faible tension. En appliquant le chauffage diélectrique aux fibres d'alcool polyvinylique contenant après leur séchage des sels du bain coagulante la tension de décharge sera abaissée en raison de la présence de ces sels.' .Four assurer un chauffage efficace sous une faible intensité de champ, il faut utili- ser une micro-onde de l'ordre de 1 mètre ou de quelques dizaines de centimètres; le traitement peut alors être conduit d'une manière continue et satisfaisante; cependant cela paraft peu économique industriellement.
Par l'étude des carac- téristiques thermiques de et de tg des fibres d'alcool polyvinylique, on a découvert que ces deux facteurs croissent rapidement avec la température comme le montrent les courbes de la figure 2 (longueur d'onde 10 cm), ce qui montre clairement que l'augmentation de la température des fibres augmente beau- coup le rendement du chauffage diélectrique. En effet, si l'on procède ainsi, c'est-à-dire si l'on chauffe la fibre à une température convenable avant l'appli- cation des hautes fréquences, on peut utiliser avec efficacité une onde longue de l'ordre de 20 mètres sous une faible densité de champ.
Des études sus-mentionnées, il ressort, conformément à l'invention, qu'il y a lieu d'appliquer le chauffage diélectrique aux fibres d'alcool polyvi- nylique pendant qu'elles sont à l'état préchauffé à l'aide d'air chaud, de va- peur surchauffée, etc.,,,, à une température convenable. Grâce à ce moyen, il ne se produit aucune décharge électrique ni entre les fibres elles-mêmes ni en- tre les fibres et l'électrode, et l'effet du chauffage est obtenu uniformément et en peu de temps.
Les fibres d'alcool polyvinylique ainsi soumises au traitement par chauffage diélectrique combiné avec le préchauffage sont ensuite traitées à l'ai- de d'un milieu contenant un aldéhydeo Si, de 25 à 75% des groupes hydroxyles de l'alcool polyvinylique sont acétalisés, la température de ramollissement dans l'eau, température à laquelle les fibres se contractent à 10 de leur longueur primitive, peut être fortement relevée. Les produits dont la température de ramollissement était supérieure à 75-80 présentent après acétalisation des qua- lités améliorées de blancheur, de résistance à l'eau et à la.chaleur, et ne ré- trécissent, pas, même plongés dans l'eau bouillante.
On va maintenant donner quelques exemples non limitatifs de cet as-¯ pect de l'invention.
EXEMPLE 5.
Une filasse de fibres d'alcool polyvinylique à 500000 deniers (fi- lament unique de 2 deniers) est traitée en continu par le procédé objet de l'in- vention dans les conditions suivantes :
Température de l'air chaud dans la chambre de chauffage diélectrique des fibres 181
Longueur d'onde 20 m
Alimentation en puissance électrique :
Tension anode 1600 V
Courant anode 590 mA
Temps de traitement entre les électrodes 75 sec
Les résultats sont indiqués par la température de ramollissement suivante :
Température de ramollissement dans l'eau des produits traités. 82,2 C
Température de ramollissement des produits traités dans les mêmes conditions mais dans l'air chaud seulement sans chauffage dié- lectrique (à titre de comparaison) 27 C
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EXEMPLE 6.
Une filasse semblable à celle de l'exemple 1 est traitée dans les conditions suivantes
Température de l'air chaud dans la chambre 200 C
Longueur d'onde 20 m
Alimentation en puissance électrique : ten- sion anodique, 1800 V courant anodique, 670mA
Temps de traitement entre les électrodes 50 sec
Les résultats sont les suivants :
Température de ramollissement dans l'eau des produits traités 82
Température de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air chaud seul sans chauffage diélectrique.
(comparaison) 46 EXEMPLE 7.
Une filasse semblable a. celle de l'exemple 1 est traitée de même dans les conditions suivantes
Température de l'air chaud dans la chambre 210
Longueur d'onde 20 m
Alimentation :tension anodique 1900 V courant anodique 730 mA
Temps de passage entre les électrodes ' 36 sec
Les résultats sont les suivants
Température de ramollissement dans l'eau du produit traité 84,5
Température de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air chaud seul sans chauffage diélectrique (comparaison) 35,5
EXEMPLE 8.
Une filasse de fibres d'alcool polyvinylique de 200000 deniers est traitée par ce procédé en continu dans les conditions suivantes :
Température de l'air chaud dans la chambre 2150
Longueur d'onde 3,2 m
Alimentation de l'anode 65 watts
Temps de passage entre les électrodes 20 sec
Les résultats sont les suivants
Température de ramollissement du produit traité dans l'eau 90,6
Température.de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air chaud seul pendant 30 sec sans chauffage diélectrique (comparaison) 59 EXEMPLE 9.
Une filasse de fibres d'alcool polyvinylique de 40.000 deniers est traitée par ce procédé en continu dans les conditions suivantes
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Température de l'air chaud dans la chambre supplémentaire de préchauffage 200
Temps de traitement dans la chambre 60 sec
Température de l'air chaud dans la chambre de chauffage diélectrique des fibres 201
Longueur d'onde 20 m
Alimentation :Tension anodique 1950 V
Courant anodique 700 mA
Temps de passage entre les électrodes 11 sec
Les résultats sont les suivants :
Température de ramollissement du produit traité dans l'eau 82
Température de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air Inférieure à chaud seul sans chauffage diélectrique la température (comparaison) ambiante.
EXEMPLE 10.
Une filasse semblable à celle de l'exemple 5 est traitée de même dans les conditions suivantes :
Température de l'air chaud dans la chambre supplémentaire de réchauffage 209
Temps de chauffage dans la chambre 30 sec
Température de l'air chaud dans la chambre 210
Longueur d'onde 20 m
Alimentation :tension anodique 1850 V courant anodique 650 mA
Temps dé passage entre les électrodes 16 seé
Les résultats sont les suivants
Température de ramollissement dans l'eau du produit traité 81
Température de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air chaud seul à 2100 pendant 45 sec sans chauffage diélectrique (comparaison) 37,5
EXEMPLE 11.
Une filasse semblable à celle de l'exemple 5 est chauffée de même dans les conditions suivantes :
Température de l'air chaud dans la chambre supplémentaire de préchauffage 225
Temps de chauffage dans la chambre 30 sec
Température de l'air chaud dans la chambre 225
Longueur d'onde 20 m alimentation Tension anodique 1900 V
Courant anodique 640 mA
Temps de passage entre les électrodes 6 sec
Les résultats sont les suivants
Température de ramollissement dans l'eau des produits traités 80 o
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Température de ramollissement des produits traités dans les mêmes conditions par l'air chaud seul à 225 pendant 40 sec sans chauffage diélectrique (comparaison) 52 EXEMPLE 12.
Une filasse de fibres d'alcool polyvinylique de 200000 deniers est traitée en continu par ce procédé dans les conditions suivantes :
Température de l'air chaud dans la chambre de préchauffage supplémentaire 215
Temps de chauffage dans la chambre 30 sec
Température de l'air chaud dans la chambre 215
Longueur d'onde 3,2 m
Alimentation de l'anode 80 watts
Temps de passage entre les électrodes 8 sec
Les résultats sont les suivants :
Température du ramollissement du produit traité dans l'eau 89,8
Température de ramollissement du produit traité dans les mêmes conditions par l'air chaud seul à 215 pendant 40 sec. sans chauffage diélectrique. 65
R E S U M Eo
L'invention a pour objet un procédé de traitement de fibres synthé- tiques et autres objets en alcool polyvinylique, qui consiste essentiellement à chauffer les fibres, etc ... , dans la vapeur de fluides organiques tels que les alcools, les acides organiques, les aminés;
, les formamides, etc..., ou la vapeur d'eau, ou leur mélange, ou dans le milieu constitué par le mélange d'une ou de plusieurs de ces vapeurs avec des gaz tels que l'air, le gaz carbonique, l'azote l'hydrogène dans une proportion arbitraire et sous pression réduite, à la pres- sion atmosphérique sous une supression, puis à les traiter dans une solution contenant des aldéhydes et un catalyseur pour la formation d'acétalo Ce procé- dé peut, dans la mise en oeuvre, être caractérisé par un ou plusieurs des points suivants : a) les fibres ou autres objets traités sont chauffées dans la vapeur saturée d'alcool méthylique, d'alcool éthylique ou d'autres alcools ou dans ces vapeurs surchauffées; b) on chauffe les objets dans la vapeur d'eau saturée ou surchauf,- fée;
c) on effectue le chauffage dans un mélange de vapeurs saturées pu surchauffées d'alcool ou d'eau, avec de l'air; d) on chauffe les fibres, etc...., à l'état tendu, e) on chauffe les fibres à l'état libre ou coupé et relâché; f) l'agent de formation d'acétal est la fotmaldéhyde et le cata- lyseur est l'acide sulfurique; g) l'agent de formation d'acétal est le-glyoxal et le catalyseur est l'acide sulfurique; h) on préchauffe les fibres ou autres objets en alcool polyvinyli- que coagulé à une température convenable, puis on les fait passer à travers un. champ électrique haute fréquence pour les chauffer grâce aux propriétés diélec- triques de l'alcool polyvinylique;
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i) le procédé consiste à soumettre les objets, fibres, films,'etc... en alcool polyvinylique à un chauffage diélectrique dans un champ électrique hau- te fréquence aussitôt après les avoir préchauffés à la température voulue dans un milieu chauffant gazeux approprié; j) ce traitement est suivi par un traitement final dans le bain en vue de la formation de l'acétal, en une ou plusieurs fois.