BE876948A - Masse de fibres de rayonne alliees a grande capacite de retention d'un fluide - Google Patents

Description

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grande capacité de rétention d'un fluide, des produits contenant de telles fibres, et un procédé pour les préparer.

  
On connaît dans la technique des fibres alliées formées d'une matrice de cellulose régénérée et d'un additif donnant à ces fibres une capacité de rétention d'un fluide supérieure à celle de fibrss classiques de cellulose régénérée. Cet avantage  est au moins en partie annulé par leurs coûts de fabrication plus élevés.

  
Dans la description et les revendications qui suivent, "fibres alliées" désignent des fibres de cellulose dans la matrice de cellulose régénérée desquelles est uniformément dispersé un additif. De façon similaire, "capacité de rétention d'un fluide" se rapporte à la quantité de liquide absorbée dans les fibres d'une masse de fibres alliées, plus la quantité de liquide retenue dans les interstices de cette masse de fibres.

  
L'invention concerne des fibres courtes de rayonne, alliées, contenant environ 10 à 40 % de carboxymethylcellulose de sodium, et de préférence 15 à 25 %, sur base du poids de la cellulose, et ayant une capacité de rétention d'un fluide d'au

  
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jusqu'à environ 7 cm /gramme), mesurée par la méthode Syngyna.

  
Dans la fibre, au moins environ les trois quarts des groupes carboxyliques de la carboxyméthylcellulose sont sous la forme d'un sel de sodium. Les fibres portent un apprêt lubrifiant,

  
de préférence du mono-laurate de sorbitant et de polyoxyéthylène soluble dans l'eau (par exemple AHC07596T de ICI Industries) ou un monoester de sorbitant et de polyoxyéthylène non ionique similaire d'un acide gras supérieur. La proportion d'apprêt et la proportion des groupes carboxyliques sous la forme d'un sel de sodium sont telles que, lorsque on mouille une masse de fibres

  
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/les fibres résultantes n'adhèrent essentiellement pas. Le pH des fibres (mesuré sur une bouillie à 1% de ces fibres lubrifiées dans de l'eau dêsionisée) se situe dans l'intervalle d'environ 5,5 à 8,5, de préférence d'environ 6 à 8. De façon générale, les fibres ont un denier d'environ 1 1/2 à 6 et la longueur des fibres coupées se situe dans l'intervalle d'environ 19 à 127 mm.
(par exemple environ 38 mm.). 

  
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à filer le mélange sous la forme de fibres dans un bain de filage acide, à laver pour enlever l'acide adhérant, à désulfurer et à traiter les fibres avec l'apprêt lubrifiant, les conditions étant telles que, pendant ce traitement, au moins environ les trois quarts (par exemple 80, 90 % ou plus) des groupes carboxyliques de la carboxyméthylcellulose sont transformés en sel de sodium.

  
De préférence, le procédé est un procédé qui donne des fibres "chimiquement frisées", les conditions de filage étant telles que les fibres acides quittant le bain de filage acide sont plastiques et étirables (par exemple étirables de 60 % ou plus en longueur) , et sont ensuite étirées, par exemple dans un bain aqueux chaud, dans une mesure considérable (par exemple 60% ou plus, comme environ 60-70%), après quoi les fibres acides étirées sont découpées et on les laisse se relaxer (par exemple dans de l'eau chaude) et friser.: . les fibres courtes humides sont ensuite lavées, désulfurées et lubrifiées comme décrit ci-dessus, dans un procédé comprenant un stade d'apport de suffisamment d'alcali

  
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liques en sel de sodium. Les fibres peuvent être coupées et subir immédiatement la relaxation dans l'eau chaude à un stade où la régénération du xanthate de cellulose (en cellulose) n'est pas complètement achevée, par exemple lorsque le degré de régénération (des fibres que l'on coupe) est inférieur à environ 95 % mais supérieur à environ 85 %, par exemple d'environ 90 à 95 %, ou après régénération complète. La relaxation peut se faire dans un bain d'eau chaude classique (dans lequel des mèches de fibres parallèles, formées par découpage de la filasse, tombent directement du dispositif de découpage); cette eau peut être acide, neutre ou alcaline et elle peut par exemple être rendue alcaline avec NaOH pour l'amener à un pH de 8 à 11, par exemple environ

  
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trois frisures distinctes par centimètre (par exemple environ 3 à 8). On trouve par exemple des discussions du frisage chimique de fibres de rayonne non alliées dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 2.517.694 de Merion et autres," Textile Research Journal vol. 23, pages 137-157 et"Man-Made Fibres"de Moncrief

  
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degré de transformation des groupes carboxyliques, sont tels que les fibres lubrifiées humides ont une résistance considérable  au tassement et tendent à se séparer les unes des autres après  avoir été pressées ensemble (pour en exprimer l'eau en excès) et ensuite relâchées. Ainsi, lorsque les fibres sont séchées, elles présentent peu de tendance à adhérer aux fibres voisines et le produit (en particulier après "ouverture" classique de la rayonne) est constitué essentiellement entièrement de fibres séparées et non liées.

  
La méthode Syngyna implique le processus suivant :

  
les fibres sont cardées pour former une nappe et sont ensuite séparées en portions de 2,5 grammes d'environ 152 mm. de long.

  
Chaque portion de nappe est ensuite roulée séparément dans le sens de la largeur pour donner un rouleau de 152 mm., dont le centre est entouré d'une bague. Chaque rouleau est ensuite replié sur lui-même à l'endroit de la bague et est entraîné dans un

  
tube de 1/2 pouce (12,7 mm.) dans lequel il est comprimé par

  
une mâchoire et un piston, formant ainsi un tampon. Les tampons

  
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tes (pendant lesquelles les tampons récupèrent un poids spécifique d'environ 0,4 gramme/cm , et sont ensuite examinés quant à leur capacité de rétention de l'eau par la méthode Syngyna, comme décrit par G.W. Rapp dans la publication du mois de juin 1958 du Department of Research, Université de Loyola, Chicago, Illinois.

  
Les fibres alliées de l'invention sont adaptées à un usage dans différents articles, comme des pansements chirurgicaux, des tampons et des tampons vaginaux, pour lesquels une grande rétention d'un fluide est une caractéristique essentielle.

  
Dans la fabrication de ces produits, les fibres alliées peuvent être utilisées de la même manière et avec la même installation que celle employée avec des fibres de rayonne classiques. Elles peuvent être mélangées à d'autres fibres qui peuvent ou non renforcer les propriétés d'absorption du produit résultant.

  
Les fibres auxquelles les fibres alliées de l'invention peuvent être mélangées comprennent, par exemple : rayonne, coton, rayonne ou coton modifiés chimiquement, acétate de cellulose, nylon, polyester, acrylique, polyoléfine, etc. De façon typique, un tampon est une nasse cylindrique allongée de fibres comprimées, qui peut être livré à l'intérieur d'un tube servan.: d'applicateur   <EMI ID=10.1> 

  
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textiles.

  
Le bain de filage est un bain acide contenant de l'acide  sulfurique et du sulfata de sodium, et usuellement du sulfate de  zinc. D'autres agents modifiant la coagulation peuvent être présents si on le souhaite. On préfère que la concentration de

  
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(les autres conditions étant appropriées) dans l'intervalle d'environ 5,5 - 8 % . Pendant le filage de la viscose dans le bain acide, des ions hydrogène diffusent dans le courant de

  
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l'acide avec la soude caustique dans la viscose produit du sulfate de sodium et de l'eau; l'acide décompose également les groupes xanthate. La présence de sulfate de sodium dans le bain de filage induit une coagulation des courants de viscose du fait de la déshydratation de l'intérieur des courants. Les ions zinc dans le bain de filage agissent, au moins à la surface des courants, pour transformer le xanthate de cellulose et de sodium de la viscose en xanthate de cellulose et de zinc qui est décomposé

  
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un état plus étirable et orientable.

  
De façon typique, la température du bain acide se situe dans l'intervalle d'environ 45 à 65[deg.]C (par exemple environ 50-
55[deg.]C) et, après être passée dans le bain acide, la fibre passe dans un bain d'eau (ou d'acide dilué), d'abord à température élevée comme environ 80[deg.]C jusqu'au point d'ébullition, par exemple environ 85-95'Ce et/ou dans de la vapeur d'eau, et ensuite dans de l'eau à une température modérée d'environ 40 à 50[deg.]C.

  
Dans le traitement aqueux à haute température, les fibres sont étirées. Bien que la plupart des utilisations des fibres ne demandent pas des propriétés de résistance élevées, on a trouvé que les fibres alliées conservent dans une très large mesure les propriétés physiques de la rayonne non alliée. De façon typique, les fibres alliées de l'invention ne sont pas fragiles et peuvent être traitées à peu près de la même façon que la rayonne ordinaire.

  
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d'un acide gras supérieur (par exemple de la série AHCO) soit un apprêt préféré, il rentre dans le cadre de l'invention d'employer d'autres apprêts lubrifiants, appliqués de préférence en solution ou dispersion aqueuses, comme des savons, des huiles sulfonées, des acides gras éthoxylés, des esters gras éthoxylés d'alcools polyhydriques, des esters d'acides gras combinés à des émulsion-

  
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ple dans l'intervalle d'environ 0,1 à 0,5 % ou 0,1 à 0,3 %.

  
De préférence, elle n'est pas telle qu'elle donne aux fibres un touché huileux.

  
Les exemples qui suivent servent à illustrer l'invention.

  
EXEMPLE 1.

  
En utilisant une installation de filage classique de rayonne, une solution aqueuse alcaline de carboxyméthylcellulose de sodium de qualité 7M (Hercules) ayant un degré de substitution moyen de 0,7 unité carboxyméthyl par unité anhydroglucose de la cellulose, et ayant un poids moléculaire tel que la viscosité d'une solution à 2% de celle-ci dans l'eau est d'environ 300 cps, est injectée par une pompe à débit mesuré dans un courant de viscose pendant son passage dans un mélangeur, et le mélange est ensuite extrudé. Pendant cette opération, le mélange est soumis

  
à un cisaillement mécanique important. La composition de la viscose est la suivante : 9,0 % de cellulose, 6,0 % d'hydroxyde

  
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de carbone. La viscosité de la viscose mesurée par chute de la bille est de 60, et son test au sel commun donne 7. Dans la réalisation de la solution d'alimentation alcaline de carboxyméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose de sodium est ajoutée à une solution aqueuse à 6 % de NaOH pour former une solution uniforme ayant une viscosité mesurée par chute de la bille de 120 secondes
(ce qui correspond à une viscosité d'environ 13.000 cps). La quantité de carboxyméthylcellulose est telle que l'on en obtient
20 % sur base du poids de la cellulose.

  
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sodium est extrudé par une filière (à 980 trous circulaires ayant chacun 0,09 mm. de diamètre) dans un bain de filage aqueux comprenant 6,0 % en poids d'acide sulfurique, 21 % en poids de

  
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La filasse formée dans le bain de filage passe autour d'un cylindre mené et est ensuite entraînée (par un second cylindre mené) à travers un bain d'étirage aqueux (par exemple conte-

  
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cylindre mené) est de 40 mètres par minute, et le rapport de

  
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la filasse est étirée d'environ 60 à 70 % dans le bain d'étirage.

  
La longueur du trajet de la filasse dans le bain de  filage est d'environ 0,4 mètre et d'environ 2 mètres dans le bain d'étirage. Après avoir quitté le second cylindre mené, la filasse tombe dans un dispositif de découpage et les fibres coupées produites tombent dans de l'eau chaude en circulation
(environ 85 à 90[deg.]C) où se produit une relaxation (et'un frisage) . Les fibres coupées,de <3> deniers,sont reprises sous la forme d'une nappe, sont lavées à l'eau chaude pendant 8 minutes à 90[deg.]C, traitées pendant 8 minutes dans une solution à 0,5 % de NaOH à
40[deg.]C.

   (ou une solution équivalente de carbonate de sodium ou de sulfure de sodium) pour neutraliser l'acide adhérant, de nouveau lavées dans l'eau pendant 4 minutes à 40[deg.]C, blanchies et désulfurées dans une solution aqueuse d'hypochlorite de sodium contenant environ 0,2 % de chlore libre et environ 0,2 % de NaOH à
40[deg.]C pendant 3 minutes, lavées dans de l'eau tiède pendant

  
8 minutes à 40[deg.]C (si le pH du produit séché final indique la présence d'alcali libre (par exemple NaOH) dans la fibre, le

  
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dilué à l'eau de lavage, en quantité suffisante pour neutraliser l'alcali libre).

  
On applique ensuite aux fibres une solution aqueuse de 0,3 % AHC07596T, après quoi les fibres sont pressées pour enlever l'eau et sont séchées (par exemple à environ 90[deg.]C) sans

  
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10 cm. d'épaisseur) de fibres courtes passe entre des cylindres presseurs en acier inoxydable, la nappe restant dans le pincement entre ces cylindres pendant moins de 2 secondes et la pression étant telle que la teneur en eau moyenne de la nappe est ramenée à moins d'environ 100 % (par exemple environ 80 %). La nappe passe ensuite sur un batteur pourvu d'un cylindre rotatif à pointes qui la déchire en tronçons (par exemple d'un diamètre de 2 à 5 cm. ou plus) avant séchage, par exemple dans de  l'air chaud à 50 ou 90[deg.]C.. 

  
Pour des additions de 20 % de carboxyméthylcellulose, sur base du poids de la cellulose, la capacité de rétention d'un

  
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On prépare une solution de viscose contenant 9 % de 

  
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cellulose et on la laisse vieillir, en vue du filage, jusqu'à une viscosité mesurée par chute de la bille de 44 secondes et

  
un indice au sel de 5,8.

  
On prépare une solution de carboxymëthylcellulose de sodium (CMC7L, Hercules, Inc.) contenant 9 % de carboxyméthylcel-

  
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La solution de carboxymêthylcellulose est mélangée à la solution de viscose, juste avant filage, en utilisant une pompe à débit mesuré. Les solutions mélangées sont pompées à travers une filière à 980 trous avec un débit assurant la réalisation de filaments de <3> deniers, les courants sortant étant immergés dans 

  
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bain de filage, le faisceau de fils passe autour d'un guide, une roue à godets, dans un auget à cascade et autour d'une paire de tambours de lavage. L'auget à cascade contient une solution

  
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une vitesse périphérique suffisamment plus élevée que celle de la roue à godets pour que le fil soit étiré d'environ 76 %. Le fil est lavé à l'eau jusqu'à ce qu'il soit débarrassé des produits chimiques du bain de lavage.

  
Des parties du fil sont découpées en longueurs d'environ 3,8 cm., traitées avec suffisamment de NaOH à 1/2 % pour transformer tous les groupes carboxyliques en sel de sodium, lavées à l'eau et immergées dans une solution à 0,3 % de AHCO 759 L'excès des solutions est enlevé par centrifugation. Les échantil Ions sont séchés et testés par la méthode Syngyna pour leur capacité de rétention d'un fluide.

  
On réalise le même processus avec un témoin et avec différentes proportions de carboxyméthylcellulose injectées

  
dans la solution de viscose, avec les résultats suivants en ce qui concerne la capacité de rétention d'un fluide : 

  

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de la cellulose, obtenu en divisant le poids de

  
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tion de viscose par le poids de la cellulose dans cette solution (avant addition).

  
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On utilise une solution de viscose semblable à celle utilisée à l'exemple II, avec une solution de carboxyméthylcellulose (Hercules 4M6SF) dans laquelle 540 g. de carboxyméthylcellulose 4M6SF sont dispersés dans 1000 ml. d'isopropanol et sont ensuite mélangés à une solution de 2000 g. d'hydroxyde de sodium à 18 % et 2675 ml. d'eau. La solution ainsi préparée est mélangée en différentes proportions à de la viscose et est filée. Les fibres filées sont traitées comme dans les exemples précédents pour transformer la carboxyméthylcellulose ae la fibre en la forme sel AHCO 759. On utilise ici comme apprêt du GT. On teste ensuite des portions de la fibre pour leur capacité de rétention d'un fluide en utilisant la méthode Syngyna. Les résultats sont les suivants :

  

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L'invention a été illustrée plus particulièrement en liaison avec de la carboxyméthylcellulose de sodium ayant un  degsé de substitution dans l'intervalle d'environ 0,6 à 1, comme

  
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cose, mais dont le degré de polymérisation est d'environ 300) ou le produit 4M de Hercules (ayant environ 0,38-0,55 groupe carbo-

  
 <EMI ID=37.1>  d'environ 500) . Il rentre également dans le cadre de l'invention d'employer de la carboxyméthylcellulose plus fortement substituée, par exemple jusqu'à environ 0,9 ou même 1,2 ou 1,4, et de la carboxyméthylcellulose de poids moléculaire supérieur ou inférieur
(par exemple un degré de polymérisation d'environ 1000 à environ
200 ou même 100) . 

  
Il est connu dans la technique (brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.005.456 au nom de Graham) que la carboxyméthylcellulose sous forme fibreuse et à faible degré de substitution
(c'est-à-dire pas plus de 0,35 radicaux carboxyalkyle par résidu de glucose dans la cellulose) est essentiellement insoluble dans l'eau et peut accroître la capacité d'absorption pour un fluide de tampons qui en sont tirés.

  
L'invention fournit un moyen pour utiliser de la carboxyaéthylcellulose à degré de substitution supérieur à 0,35, y compris des degrés de substitution de 0,4 à 1,2, pour fabriquer des fibres qui ont une plus grande capacité d'absorption pour

  
un fluide, sous la forme de tampons. Les fibres de l'invention sont formées d'une composition polymère mixte dans laquelle la cellulose est le composant principal-et la carboxyméthylcellulose le composant annexe. Ces fibres sont insolubles dans l'eau et, alors même que le composant de carboxyméthylcellulose est soluble dans l'eau, la plus grande partie de celle-ci ne peut passer en solution du fait qu'elle est enfermée dans la matrice de cellulose.

  
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples. 

  
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1. Fibres courtes, en rayonne, alliées, caractérisées en

  
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lose de sodium sur base du poids de la cellulose, au moins environ les 3/4 des groupes carboxyliques de la carboxyméthylcellulose de sodium étant sous la forme de sel de sodium, les fibres

  
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 <EMI ID=41.1> 

  
par gramme, mesurée par la méthode Syngyna.

Claims (1)

1. 2. Fibres selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'apprêt lubrifiant est soluble dans l'eau.

   3. Fibres selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'apprêt lubrifiant ou protecteur est un monoester de sorbitan <EMI ID=42.1>

   lose de sodium, dans ladite proportion, à une solution de viscose, filage du mélange en fibres dans un bain de filage acide contenant de l'acide sulfurique et du sulfate de sodium, pour former une fibre étirable, étirage de la fibre dans un milieu aqueux chaud, découpage des fibres étirées et relaxation des fibres découpées dans un bain d'eau chaude, lavage des fibres découpées et application de l'apprêt en milieu aqueux, l'acidité des fibres étirées ,étant neutralisée dans une mesure telle, pendant ce procédé, qu'au moins environ les trois quarts des groupes carboxyliques sont sous la forme de sel de sodium.

   5. Produit manufacturé, caractérisé en ce qu'il comprend une masse à grande capacité d'absorption d'un fluide, de fibres courtes de rayonne alliées comprenant une matrice de cellulose

   de sodium régénérée et environ 10 à environ 40 % de carboxyméthylcellulose/ sur base du poids de la cellulose, au moins environ les trois

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   étant sous la forme d'un sel de sodium, les fibres ayant un denier d'environ 1 1/2 3 6 et portant un apprêt lubrifiant ou protecteur en quantité inférieure à 1 %, ces fibres ayant une capacité de rétention d'un fluide d'au moins environ 5,5cm par gramme de fibre, mesurée par la méthode Syngyna.

   6. Produit selon la revendication 5 caractérisé en ce que le sel de sodium est présent dans la cellulose régénérée en quan-tité allant d'environ 15 à 25 % sur base du poids de la cellulose.

   7. Produit selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fibres portent un apprêt lubrifiant pour la cellulose.

   S. Produit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est sous la forme d'un pansement chirurgical.

   9. Produit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est sous la forme d'un tampon.

   10. Produit selon la revendication 5: caractérisé en ce que l'apprêt lubrifiant ou protecteur comprend un monoester de

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   supérieur.

   11. Produit selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres courtes, l'article comprenant un réseau non tissé de ces fibres.