Procédé pour perfectionner des fibres textiles par un polymère
On sait que les polymères qui contiennent des groupes polaires adhèrent ou se collent à de nombreux substrats. Ces polymères contenant des groupes polaires ont été déjà appliqués sur des surfaces à coller variées par des méthodes telles que l'enduction par extrusion, le pressage, I'enduction par solutions, etc. Cependant, ces méthodes ont des inconvénients. Par exemple, I'appareillage d'enduction par extrusion est coûteux, aussi bien dans son fonctionnement que dans son entretien, et occupe beaucoup d'espace, en raison de son volume.
L'enduction au moyen de solutions dans des solvants organiques pallie certains des inconvénients de l'enduction par extrusion, mais est affectée de ses propres difficultés, en particulier toxicité, danger d'incendie, récu opération du solvant, etc. On a maintenant découvert que des solutions ou dispersions aqueuses peuvent être utilisées pour appliquer des polymères d'a-oléfines aliphatiques carboxylés sur des fibres textiles très variées.
L'emploi de solutions aqueuses non toxiques et bon marché a été rendu possible par l'utilisation de sels d'ammonium de ces polymères. Etant solubles ou dispersables dans l'eau, ces sels d'ammonium peuvent être facilement transférés sur les fibres textiles, ce qui laisse un dépôt qui, après séchage, reconstitue le polymère d'a-oléfine aliphatique carboxylé, avec dégagement d'ammoniac gazeux. Cette transformation peut être accélérée par chauffage.
La présente invention concerne un procédé de perfectionnement des fibres textiles par revêtement, collage ou liaison de ces fibres avec un polymères aliphatique comprenant des motifs d'a-oléfine, carboxylé, caractérisé en ce que: 1. on dépose un sel d'ammonium d'un polymère com
prenant des motifs d'a-oléfine, carboxylé, la teneur
en a-oléfine du polymère étant d'au moins 50%
en moles du polymère total, sur les fibres textiles à
partir d'un mélange d'eau et dudit sel d'ammonium;
et 2. on sèche les fibres textiles traitées.
Le revêtement ainsi formé peut donc servir soit de revêtement comme tel, soit de surface adhésive pour un collage subséquent des fibres revêtues.
Les substrats textiles tels que les étoffes non tissées, qui sont composées de divers enchevêtrements de filaments ou de fils et qu'il n'est pas facile de lier par une simple opération d'extrusion ou de pressage, sont facilement liés en une étoffe intégrée par le procédé selon l'invention. Par imprégnation de l'étoffe non tissée dans une solution aqueuse du sel d'ammonium du polymère comprenant des motifs d'-oléfine carboxylée, la solution de sel peut facilement pénétrer, non seulement jusqu'à la surface de chaque fibre, mais à l'intérieur de chaque fibre par action capillaire. Au cours d'un chauffage à une température de 20 à 1650 C pendant au moins 1 mn, un polymère d'a-oléfine contenant des groupes carboxyles libres se forme dans des régions qui sont inaccessibles directement au polymère carboxylé luimême.
Bien que cela ne soit pas essentiel, il est préférable d'utiliser, comme polymère comprenant des motifs d'a-oléfines aliphatiques carboxylés, des copolymères d'a-oléfines de formule générale:
R-CH = CH2 dans laquelle R est de l'hydrogène ou un radical alcoyle contenant jusqu'à 10 atomes de carbone, la teneur en oléfine de ce copolymère étant d'au moins 50 % en mole du copolymère total, et, copolymérisé avec cette dernière, un acide carboxylique a,t3-éffiyléniquement non saturé, contenant un ou plusieurs groupes carboxyles, ledit acide carboxylique non saturé constituant jusqu'à environ 50 % en moles du copolymère total.
Cependant, le profilé selon la présente invention n'est pas limité à l'utilisation des copolymères obtenus par copolymérisation d'une a-oléfine et d'un acide car boxylique a, ss-éthyléniquement non saturé. Le poly- mère de départ utilisé pour la préparation des sels polymères employés dans le procédé de l'invention peut aussi être obtenu par greffage de monomères contenant des groupes carboxyles sur une polyoléfine, par les méthodes bien connues de polymérisation par greffe, telle que la méthode décrite dans le brevet USA No 2970129, ou par greffe de monomères tels que des dérivés d'acide carboxylique, c'est-à-dire des esters, des anhydrides, des amides et des nitriles, sur une polyoléfine, suivie de transformation en groupes carboxyles libres après le greffage.
Le polymères halogénés comprenant des motifs d'a-oléfines carboxylés sont également utilisables pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La méthode d'introduction de l'halogène dans ces polymères n'a pas une importance déterminante et elle peut consister à préparer tout d'abord un copolymère exempt d'alogène, par exemple un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique, puis à halogéner ce copolymère de manière connue, ou à copolymériser un monomère vinylique halogéné avec une a-oléfine et un acide carboxylique non saturé. Comme exemples de cette dernière classe de copolymères, on peut citer ceux obtenus par copolymérisation d'éthylène, de chlorure de vinyle et d'acide acrylique.
Comme autres exemples. on peut citer les copolymères éthylène/chlorure de vinylidène/ acide acrylique, éthylène/chlorure de vinyle/acide métha acrylique, éthylène/chlorure de vinylidènewacide méthacrylique, éthylène/bromure de vinyle/acide acrylique, éthylène/bromure de vinyle/acide méthacrylique, éthylènel fluorure de vinylelacide acrylique, éthylènenuorure de vinyle/acide méthacrylique, éthylène/fluorure de vinylidène/acide acrylique, éthylène/fluorure de vinylidène/ acide méthacrylique, éthylène/iodure de vinyle/acide acrylique, propylène/chlorure de vinyle!acide acrylique, propylène/chlorure de vinyle/acide méthacrylique,
pro pylèneichlorure de vinylidènelacide acrylique et propylène/chlorure de vinylidène/acide méthacrylique.
Comme indiqué plus haut, les a-oléfines dont dérivent de préférence les polymères utilisés dans le procédé selon l'invention sont les a-oléfines de formule générale:
R-CH = CH2 dans laquelle R est de l'hydrogène ou un radical alcoyle contenant jusqu'à 10 atomes de carbone. Les a-oléfines appropriées comprennent donc l'éthylène, le propylène, le butène 1, le pentène-l, I'hexène-l, le néohexène,
I'octène-l, le nonène-l, le décène-l, le 3-méthylbutène-l, le 4-méthylpentène-1, le 3-méthylhexène-l, le 4-méthylpentène-l, le 3-méthylhexène-1 et le 4,4-diméthylhexène1. Bien que des polymères d'oléfines supérieures puissent être utilisés, ils ne sont pas aussi accessibles commercialement ou économiques que les oléfines inférieures.
Les acides carboxyliques a,(3-éthylém.quement non saturés dont dérivent les polymères utilisés dans le procédé selon l'invention ont de préférence 3 à 8 atomes de carbone, bien que ceux ayant un plus grand nombre d'atomes de carbone soient également utilisables.
Comme exemples spécifiques, on peut citer l'acide acrylique, L'acide méthacrylique, L'acide éthacrylique, L'acide itaconique, l'acide maléique, L'acide fumarique, et les semi-esters des acides dicarboxyliques ci-dessus, tels que le maléate acide de méthyle, le fumarate acide de méthyle, le maléate acide d'éthyle el le fumarate acide d'éthyle.
Les polymères de départ utilisés pour la préparation des sels de polymères ne sont pas limités à deux composants. Par conséquent, des monomères copolymérisables supplémentaires peuvent être employés avec les co- monomères constitués par l'oléfine et l'acide carboxylique.
Parmi les polymères de départ utilisables, on peut citer en particulier les copolymères suivants : les copolymères éthylène/acide acrylique, les copolymères éthylènelacide méthacrylique, les copolymères éthylène/ acide itaconique, les copolymères éthylène/maléate acide de méthyle, les copolymères éthylènelacide maléique, les copolymères éthylènelacide acryliquejacrylate de méthyle, les copolymères éthylèneliacide acrylique/acrylate d'éthyle, les copolymères éthylènelacide méthacrylique' méthycrylate de méthyle, les copolymères éthylène/acide méthacrylique/méthacrylate d'éthyle, les copolymères éthylène/acide acryliqueiacide méthacrylique,
les copolymères éthylènelacide méthacrylique lacrylate de méthyle, les copolymères éthylènelacide acrylique,imétha- crylate de méthyle. les copolymères éthylènelmaléate acide de méthyle/acrylate d'éthyle, les copolymères éthylène/acide acrylique/acétate de vinyle, les copolymères éthylène/acide méthacrylique, acétate de vinyle, les copolymères éthylèneipropylènc/acide acrylique, les copolymères éthylene/propylènelacide méthacrylique, les copolymères éthylène/acide maléique/éther vinyléthylique, les copolymères éthylène/butène-l acide acrylique, les copolymères éthylène/néohexène/acide acrylique,
les copolymères propylène/acide acrylique et les copolymères butène-l/acide acrylique.
Les sels de polymères utilisés dans le procédé selon l'invention ne doivent pas nécessairement être limités à 2 composants, c'est-à-dire une a-oléfinc et un rcste de sel d'acide carboxylique non saturé. Même lorsque le polymère de départ est composé de deux composants seulement, à savoir une a-oléfine et un acide carboxylique non saturé, le sel résultant peut avoir trois composants ou davantage. Pour citer un cas concret, un copolymère éthylène/acide acrylique peut être neutralisé partiellement par de l'hydroxyde de sodium, ce qui fournit un sel de copolymère consistant en trois composants, à savoir l'éthylène, L'acide acrylique et l'acrylate dc sodium.
Il est donc évident que ces sels dc polymères cnglobent des combinaisons innombrables d'a-oléfines et d'acides carboxyliques non saturés, de sels et de dérivés d'acides.
La teneur en carboxyle du polymère d'oléfine de départ est de préférence comprise entre 10 et 25 % en moles du polymère total, bien que les teneurs allant de 1 à 50 7e en moles soient également utilisables. Le polymère d'oléfine de départ, utilisé pour la préparation des sels carboxyliques polymères, doit avantageu semcnl contenir suffisamment de groupes carboxyles pour permettre la formation de sels au moins dispersables dans l'eau, et de préférence solubles dans l'eau. La solubilité augmente avec la teneur en restes de sels carboxyliques du polymère. La teneur en restes de sels carboxyliques du polymère qui est nécessaire pour rendre ce dernier dispersable dans l'eau diminue avec le poids moléculaire du polymère.
La teneur en restes de sels carboxyliques de ces sels de polymères est de préférence dc 3 à 25 o/o en moles du sel polymère total, bien que d'autres gammes soient éga lement utilisables. L'expression reste de sel carboxylique englobe tant l'anion carboxyle que le cation monovalent.
Comme mentionné plus haut, bien que le sel de polymère comprenant des motifs d'a-oléfine carboxylée contienne principalement des cations ammonium, il peut aussi contenir des cations de métal alcalin, par exemple de sodium, de potassium et de lithium.
La concentration du sel de polymère dans les solutions ou dispersions aqueuses utilisées dans le procédé selon l'invention n'est pas étroitement critique. Une gamme préférée est de 1 à 40 % de solides en poids, la gamme de 5 à 20 % étant particulièrement préférée.
Aucun appareillage de mélange spécial n'est nécessaire pour la préparation de ces sels, en dehors de l'appareillage couramment employé pour les simples opérations de mélange et de chauffage bien connues.
Pour la préparation du sel de copolymère, la pression atmosphérique est préférée, bien que les pressions infé rieures et supérieures à la pression atmosphérique soient également utilisables. Lorsqu'on opère à la pression atmosphérique, une température ne dépassant pas 980 C est préférée. en raison du caractère réversible de la formation du radical carboxylate d'ammonium. Lorsque la pression est supérieure à la pression atmosphérique, cette température peut évidemment être dépassée.
Pour le processus inverse, c'est-à-dire la régénération des polymères comprenant des motifs d'a-oléfines carboxylés à partir du sel d'ammonium, une température comprise entre 20 et 1500 C est préférée, bien que des températures supérieures et inférieures à cet intervalle soient utilisables. Le temps nécessaire à la reconversion du sel d'ammonium n'est pas étroitement critique, mais dépend évidemment de la température. Ainsi, aux températures élevées (par exemple au-dessus de 1500 C), le temps nécessaire peut ne pas dépasser 1 minute ou même moins. A la température ordinaire, de plus longues durées sont nécessaires, pouvant atteindre 90 minutes ou davantage, pour assurer une adhésion satisfaisante. Il n'est pas absolument nécessaire que tout l'ammoniac disponible se dégage pour réaliser un degré d'adhésion satisfaisant avec ces systèmes.
Il n'y a pas de limite supérieure pratique car, lorsque la reconversion s'est produite, une prolongation du chauffage n'a pas d'effet défavorable, à condition que les températures ne soient pas élevées au point de provoquer une dégradation thermique ou oxydative du polymère.
Dans le présent exposé on entend par le terme dispersion une suspension de particules minuscules du sel de polymère dans de l'eau et ce terme englobe les col bides, les latex et les hydrosols.
Les fibres textiles que l'on peut revêtir par le procédé selon l'invention peuvent être composées de polymères synthétiques polaires, de cellulose, d'acétate de cellulose, de cellulose régénérée, de matières protéiques, d'amiante, et de matières vitreuses. Parmi les fibres organiques naturelles utilisables, on peut citer le coton, le lin, la soie, la laine, le jute, le chanvre, la manille et le sisal.
En général, les fibres textiles pouvant être revêtues conformément à l'invention ont une énergie de surface supérieure à celle des polymères d'a-oléfines carboxylés utilisés pour les revêtir. Ces fibres peuvent être filamentaires, cordées, tissées ou non tissées.
L'invention est illustrée par l'exemple qui suit, dans lequel toutes les parties et pourcentages sont en poids, sauf indication contraire.
On a suspendu 600 g d'une poudre d'un copolymère éthylène-acide acrylique, contenant 21 % d'acide acrylique copolymérisé et ayant un indice de fusion de 330 dglmn, dans une solution de 170 g d'hydroxyde d'ammonium à 28 % dans 2400g d'eau. Après avoir chauffé la suspension à 85-1000 C pendant 20 à 30 minutes, on a obtenu une solution légèrement trouble du sel d'ammonium polymère. On a coulé cette solution en une pellicule transparente qui, après séchage à 1200C pendant 5 minutes, s'est révélée être, par examen dans l'infrarouge, le copolymère original éthylène-acide acrylique, insoluble dans l'eau.
Des morceaux d'une étoffe non tissée en acétate de cellulose, mesurant 15,2 x 15,2 cm, ont été immergés dans une solution aqueuse à 10 % de la solution du sel d'ammonium du copolymère éthylène-acide acrylique préparée comme décrit ci-dessus. Le poids de copolymère retenu par l'étoffe après séchage à 1200 C a été réglé entre 1 % et 10 %. Tous les échantillons ont été bien liés au copolymère éthylène-acide acrylique après ce traitement, la raideur de l'étoffe traitée augmentant avec la teneur en polymère. Les étoffes ainsi traitées ne se sont pas mouillées lorsqu'on les a immergées dans de l'eau.