La présente invention décrit un procédé de traitement par l'ammoniac liquide de fibres polyamidiques naturelles à structure asymétrique, et plus spécialement de la laine.
Le brevet français N 7208875 du 14 mars 1972 décrit un pro cédé de traitement de telles fibres, qui consiste à faire agir l'ammoniac liquide sur lesdites fibres, afin d'améliorer leurs pro priétés textiles, en particulier leur gonflant et leur élasticité.
On a constaté que, pour obtenir une amélioration durable des propriétés obtenues, l'action de l'ammoniac liquide, effectuée généralement à -33-C (température d'ébullition de l'ammoniac à la pression atmosphérique), doit être relativement longue. Suivant la forme sous laquelle on traite les fibres, bourre, fils, tissus, tri cots ou autres, des durées supérieures à 1 heure peuvent même être nécessaires. C'est évidemment un inconvénient important du procédé, car il rend difficile son application en continu.
Le but de la présente invention est de diminuer le temps de contact nécessaire entre la matière à traiter et l'ammoniac liquide, tout en obtenant un produit traité présentant des propriétés iden tiques ou équivalentes. La demanderesse a constaté que l'adjonc tion de certaines substances chimiques à l'ammoniac liquide per mettait d'atteindre ce but.
L'objet de la présente invention est donc un procédé de traite ment de fibres polyamidiques naturelles à structure asymétrique et plus spécialement de la laine, par l'ammoniac liquide, dans lequel on traite les fibres par de l'ammoniac contenant des substances nucléophiles solubles dans cet ammoniac.
Par substances nucléo- philes, on entend toute substance présentant une affinité pour les noyaux, c'est-à-dire pour les charges positives. Parmi ces subs tances, on choisit de préférence des anions tels que les acétates ou les chlorures. Ils peuvent être ajoutés à l'ammoniac liquide sous forme de sels dont la dissolution dans l'ammoniac est facile, mais également sous forme d'acides.
Le traitement des fibres polyamidiques naturelles par l'ammo niac liquide ainsi que les résultats obtenus ont été décrits dans le brevet français N 7208875 du 14 mars 1972 et ne seront pas repris ici. Les fibres polyamidiques naturelles sont également nommées fibres polypeptidiques. On a constaté que le traitement selon la présente invention était particulièrement avantageux dans le cas de fibres polypeptidiques à structure asymétrique, dont le meilleur exemple est évidemment la laine. C'est pourquoi les essais ci-dessous destinés à illustrer et à mieux faire comprendre l'invention ont été effectués sur cette matière.
L'action de l'ammoniac liquide dans lequel on a préalable ment dissous une substance nucléophile peut se faire par tout pro cédé classique, tel qu'immersion dans un bain maintenu à -33 C. On constate que l'on obtient des produits présentant les mêmes propriétés améliorées soit en traitant de façon connue pendant une durée supérieure à 30 minutes et par un bain d'ammoniac pur, soit en traitant selon l'invention pendant une dizaine de minutes et par un bain d'ammoniac contenant une substance nucléophile. On obtiendra les qualités recherchées en faisant varier les temps de traitement, le type de substance nucléophile utilisée et la quantité de cette substance.
Parmi les substances nucléophiles utilisables. on a constaté que les plus efficaces étaient les anions acétates et les anions chlorures. En raison du rôle de l'ammoniac, ces anions peuvent être introduits dans l'ammoniac sous forme de sels, tels que l'acétate d'ammonium, ou d'acides tels que l'acide acétique. La concentration en substance nueléo- phile peut être relativement faible. Il suffit d'ajouter environ 5% en poids dans le cas de l'acétate d'ammonium pour obtenir des résultats satisfaisants.
On a également constaté l'efficacité de substances nucléophiles telles que chlorures d'aluminium, de potassium ou de sodium. L'acétate de sodium a également été testé. Bien que son efficacité soit supérieure à celle des chlorures, il semble qu'elle soit infé rieure à celle de l'acétate d'ammonium. II est certain qu'un sel se dissolvant facilement dans l'ammoniac sera utilisable dans de meilleures conditions.
Après le traitement à l'ammoniac, celui-ci est éliminé de la matière par tout moyen approprié: lavage, séchage... Si la subs tance nucléophile est gênante pour les traitements postérieurs, on l'élimine également, par exemple par lavage.
Un tel procédé permet de réduire très sensiblement le temps de traitement mais on constate en outre que cela n'entraine pas une rétraction de la matière supérieure à celle obtenue avec un mode de traitement tel que déjà connu. On constate également une affi nité tinctoriale améliorée qui permet d'obtenir, dans les mêmes conditions de teinture, un résultat amélioré.
On sait que dans une fibre polyamidique naturelle telle que la laine, soumise à un milieu basique, il se produit une conversion de la cystine en lanthionine. <B>11</B> est vraisemblable que la substance nucléophile ajoutée à l'ammoniac liquide sert en quelque sorte de catalyseur de cette conversion et permet de fixer la contraction supplémentaire de la fibre.
Les essais suivants, qui font bien ressortir les avantages de l'invention, ont été effectués sur un tissu de laine pesant environ 350 g/cm2. <I>Exemple I:</I> On maintient un échantillon dans un bain d'ammoniac liquide pur à -33C à la pression atmosphérique pendant 45 minutes. L'élimination de l'ammoniac est simplement effectuée par séchage à l'air libre.
On constate que l'échantillon présente alors un gonflant et une élasticité importants, conformément aux résultats décrits dans le brevet français N 7208875.
On teint alors cet échantillon par un procédé de teinture clas sique. On utilise le colorant Bleu Foulon Lumière BL dont la for mule est la suivante:
EMI0001.0067
Le bain de teinture, contenant I% en poids de colorant et 10% de sulfate de sodium, et acidifié jusqu'au pH 5,5 par de l'acide acétique, est porté à 40' C. Après introduction de l'échan tillon. la température est portée en 30 minutes à 90-95 C. La matière est maintenue pendant 1 heure à cette température, pour obtenir un bon épuisement. Après lavage, on constate que l'échantillon contient environ 2 à 3% en poids de colorant.
Un échantillon identique non traité par l'ammoniac liquide et teint dans les mêmes conditions ne contient qu'environ 1% de colorant. <I>Exemple 2:</I> On prépare un bain d'ammoniac liquide contenant 5% d'acé tate d'ammonium. On constate qu'un échantillon maintenu 5 à 10 minutes dans ce bain présente sensiblement les mêmes caracté ristiques que l'échantillon 1. Si l'on augmente la durée du traite ment, l'échantillon présente alors un rétrécissement important et un toucher rêche. Bien que l'on puisse ajouter au bain une quan tité d'acétate bien supérieure à celle utilisée, on a constaté que cela ne permettait ni de réduire encore le temps de traitement ni d'obtenir de meilleures caractéristiques.
On constate que la teinture, dans les mêmes conditions que l'exemple 1, d'un échantillon traité ainsi pendant 5 à 10 minutes, présente un poids de colorant variant entre 3 et 4% du poids de la matière. Exemple <I>3:</I> On ajoute au bain d'ammoniac environ 5% de chlorure d'ammonium. On constate que le temps de traitement optimum est de 20 minutes. La teinture, toujours par le même procédé, laisse environ 3% de colorant sur la matière.
Evemple <I>4:</I> En ajoutant au bain d'ammoniac environ 5% de nitrate d'ammonium ou de sulfate d'ammonium, on constate que le temps de traitement optimum est alors de 30 minutes. Les rende ments tinctoriaux sont alors de 2 à<B>3%.</B>
The present invention describes a process for the treatment with liquid ammonia of natural polyamide fibers with an asymmetric structure, and more especially of wool.
French patent N 7208875 of March 14, 1972 describes a process for treating such fibers, which consists in causing liquid ammonia to act on said fibers, in order to improve their textile properties, in particular their swelling and their elasticity.
It has been found that, in order to obtain a lasting improvement in the properties obtained, the action of liquid ammonia, generally carried out at -33-C (boiling point of ammonia at atmospheric pressure), must be relatively long. Depending on the form in which the fibers, flock, threads, fabrics, sorting or others are treated, times greater than 1 hour may even be necessary. This is obviously a major drawback of the process, since it makes it difficult to apply it continuously.
The aim of the present invention is to reduce the contact time required between the material to be treated and the liquid ammonia, while obtaining a treated product exhibiting identical or equivalent properties. The Applicant has observed that the addition of certain chemical substances to liquid ammonia makes it possible to achieve this aim.
The object of the present invention is therefore a process for treating natural polyamide fibers with an asymmetric structure, and more especially wool, with liquid ammonia, in which the fibers are treated with ammonia containing soluble nucleophilic substances. in this ammonia.
By nucleophilic substances is meant any substance having an affinity for the nuclei, that is to say for the positive charges. Among these substances, anions such as acetates or chlorides are preferably chosen. They can be added to liquid ammonia in the form of salts which are easily dissolved in ammonia, but also in the form of acids.
The treatment of natural polyamide fibers with liquid ammo niac and the results obtained have been described in French patent N 7208875 of March 14, 1972 and will not be repeated here. Natural polyamide fibers are also called polypeptide fibers. It has been found that the treatment according to the present invention is particularly advantageous in the case of polypeptide fibers with an asymmetric structure, the best example of which is obviously wool. This is why the tests below intended to illustrate and better understand the invention were carried out on this material.
The action of liquid ammonia in which a nucleophilic substance has been dissolved beforehand can be carried out by any conventional process, such as immersion in a bath maintained at -33 C. It is observed that products are obtained which exhibit the same improved properties either by treating in a known manner for a period of more than 30 minutes and with a bath of pure ammonia, or by treating according to the invention for about ten minutes and with an ammonia bath containing a nucleophilic substance. The desired qualities will be obtained by varying the processing times, the type of nucleophilic substance used and the quantity of this substance.
Among the nucleophilic substances which can be used. the most effective were found to be acetate anions and chloride anions. Due to the role of ammonia, these anions can be introduced into ammonia as salts, such as ammonium acetate, or acids such as acetic acid. The concentration of the nucleophilic substance can be relatively low. It suffices to add about 5% by weight in the case of ammonium acetate to obtain satisfactory results.
The effectiveness of nucleophilic substances such as aluminum, potassium or sodium chlorides has also been observed. Sodium acetate was also tested. Although its effectiveness is greater than that of chlorides, it seems to be inferior to that of ammonium acetate. It is certain that a salt which dissolves easily in ammonia will be usable under better conditions.
After the treatment with ammonia, the latter is removed from the material by any appropriate means: washing, drying, etc. If the nucleophilic substance is troublesome for the subsequent treatments, it is also removed, for example by washing.
Such a method makes it possible to reduce the processing time very appreciably, but it is further observed that this does not lead to a retraction of the material greater than that obtained with a method of treatment as already known. There is also an improved tinctorial affinity which makes it possible to obtain, under the same dyeing conditions, an improved result.
It is known that in a natural polyamide fiber such as wool, subjected to a basic medium, a conversion of cystine to lanthionine takes place. <B> 11 </B> is likely that the nucleophilic substance added to liquid ammonia acts as a sort of catalyst for this conversion and helps to fix the further contraction of the fiber.
The following tests, which clearly demonstrate the advantages of the invention, were carried out on a woolen fabric weighing approximately 350 g / cm 2. <I> Example I: </I> A sample is maintained in a bath of pure liquid ammonia at -33C at atmospheric pressure for 45 minutes. The removal of ammonia is simply accomplished by air drying.
It is observed that the sample then exhibits significant swelling and elasticity, in accordance with the results described in French patent N 7208875.
This sample is then dyed by a conventional dyeing process. The Foulon Lumière BL dye is used, the formula of which is as follows:
EMI0001.0067
The dye bath, containing 1% by weight of dye and 10% of sodium sulphate, and acidified to pH 5.5 with acetic acid, is brought to 40 ° C. After introduction of the sample . the temperature is raised in 30 minutes to 90-95 C. The material is maintained for 1 hour at this temperature, to obtain good exhaustion. After washing, the sample is found to contain about 2 to 3% by weight of dye.
An identical sample not treated with liquid ammonia and dyed under the same conditions contains only about 1% dye. <I> Example 2: </I> A liquid ammonia bath is prepared containing 5% ammonium acetate. It is observed that a sample kept for 5 to 10 minutes in this bath exhibits substantially the same characteristics as sample 1. If the duration of the treatment is increased, the sample then exhibits significant shrinkage and a rough feel. Although a much greater quantity of acetate can be added to the bath than that used, it has been found that this does not make it possible to further reduce the processing time or to obtain better characteristics.
It is found that the dyeing, under the same conditions as Example 1, of a sample treated in this way for 5 to 10 minutes, has a dye weight varying between 3 and 4% of the weight of the material. Example <I> 3: </I> About 5% of ammonium chloride is added to the ammonia bath. It can be seen that the optimum treatment time is 20 minutes. The dyeing, still by the same process, leaves about 3% of colorant on the material.
Example <I> 4: </I> By adding to the ammonia bath approximately 5% of ammonium nitrate or of ammonium sulphate, it is found that the optimum treatment time is then 30 minutes. The dyeing yields are then 2 to <B> 3%. </B>