Procédé de fabrication de filés de cellusose régénérée L'invention concerne un perfectionnement au procédé selon la revendication du brevet principal N0 394474 et est caractérisée en ce qu'on utilise une Viscose contenant une cellulose dont le DP est de 600 au moins et qu'on soumet les filés avant séchage à l'action d'une solution alcaline. L'invention con cerne aussi les filaments ou fibres obtenus par ce procédé, qui ont des propriétés transversales et lon gitudinales ainsi qu'une affinité tinctoriale améliorées vis-à-vis de celles des filés obtenus selon le brevet principal.
Dans le brevet principal la titulaire a décrit un procédé de fabrication de filaments de cellulose ré générée possédant une très haute ténacité aussi bien à l'état conditionné qu'à l'état mouillé, une bonne stabilité dimensionnelle, un module d'élasticité élevé au mouillé, et un gonflement inférieur à 55 0/0, con sistant essentiellement à filer une viscose de forte vis cosité, ayant un indice gamma élevé et contenant une cellulose de DP élevé, dans un bain à faible teneur en acide, en présence d'une aldéhyde.
Le procédé du brevet principal est caractérisé en ce qu'on file une viscose qui contient au moins 3 0/0 de cellulose et de 1,5 à 91% de soude, la cellulose ayant un DP égal à 400 au moins, et quia une vis cosité de 150 poises au moins et un indice gamma entre 45 et 100, dans un premier bain contenant moins de 60 g/1 d'acide sulfurique,
de 10 à 120 g/1 de sulfate de soude et moins de 11% de sulfate de zinc et ayant une température de 10 à 4011 C en pré sence d'une aldéhyde,
puis dans un deuxième bain de régénération contenant moins de 50 g/1 d'acide sulfurique et ayant une température d'au moins<B>800</B> C et on étire de 100% au moins. La présente invention permet l'amélioration des propriétés transversales des filaments obtenus selon le_procédé décrit ; elle a également pour but d'accen tuer l'effet bénéfique des degrés de polymérisation élevés sur les propriétés longitudinales de ces mêmes filaments.
En effet, les filaments du genre en question, bien qu'ayant des caractéristiques mécaniques très élevées, ont cependant des propriétés transversales relative ment faibles ; leurs résistances à la boucle, à la fle xion et à l'abrasion notamment sont souvent insuffi santes. Ceci est dû au fait que les étirages très élevés en filature de l'ordre de 2001% et plus provoquent la formation d'un édifice moléculaire rigide très orienté et à cristallinité relativement élevée.
On a constaté que le traitement des filaments de ce genre avec des solutions alcalines à des concentra tions convenables permet d'améliorer dans des pro portions très importantes les caractéristiques trans versales. L'amélioration produite est tout à fait re marquable puisqu'elle permet pratiquement de dou bler la ténacité à la boucle des filaments en question. Par contre le même traitement altère de façon pro fonde les autres catégories de filaments de rayonne moins étirés comme par exemple la rayonne ordi naire ou la rayonne pour pneumatique, et ceci est parfaitement explicable car ces derniers fils ont une structure qui est beaucoup moins organisée. Ces der niers fils peuvent subir dans ces conditions une dé gradation importante.
On suppose que le traitement avec une solution alcaline produit simultanément une désorganisation et aussi par ailleurs une recristallisation des régions mésomorphes, c'est-à-dire, semi-cristallines. Selon cette hypothèse, la fraction mésomorphe est donc transformée en partie en fractions à ordre latéral plus élevé et en partie en fractions à ordre latéral plus faible. L'effet global se traduit à la fois par une diminution de l'accessibilité et par une réac tivité plus grande des régions amorphes et également par une diminution de l'orientation. Les fibres trai tées par la solution alcaline subissent en même temps un retrait relativement important.
Une partie des chaînes cellulosiques reprend alors une configuration plus désordonnée et ce phénomène pourrait expli quer au moins en partie l'amélioration des propriétés transversales.
Ces modifications structurelles sont parfaitement mises en évidence par des examens physiques et chimiques tels que par exemple la diffraction des rayons X, la résistance à la formylation, ou même tout simplement le gonflement dans l'eau. Les fibres traitées de la façon indiquée ont une ténacité à la boucle beaucoup plus élevée; les autres propriétés latérales sont améliorées de façon parallèle.
Le traitement avec des solutions alcalines pré sente encore d'autres avantages. C'est ainsi que l'af finité tinctoriale des fibres soumises à l'action des alcalis augmente nettement. Les fibres deviennent beaucoup moins sensibles aux traitements alcalins ultérieurs (lavage, mercerisage), puisqu'elles ont été stabilisées immédiatement après la filature, et cette propriété est extrêmement avantageuse. Du fait de leur DP très élevé, les fibres ne perdent qu'une faible partie de leur ténacité à sec et au mouillé. La diminution de ces caractéristiques ne présente pas toutefois un inconvénient majeur.
Même après le traitement alcalin, les fibres conservent leur toucher souple contrairement aux autres fibres de cellulose régénérée, et on peut dire en définitive qu'elles ne subissent pas de dégradation sensible. La perte de ténacité est compensée d'ailleurs par une augmenta tion intéressant d'allongement, qui améliore notable ment la filabilité des fibres et les caractéristiques mécaniques des filés. De plus la frisure développée par le traitement alcalin donne des mèches plus cohérentes et plus faciles à travailler.
Le traitement avec des bains alcalins peut être appliqué de différentes façons, pourvu que cela soit avant séchage. Ainsi, il peut être effectué en continu ou en discontinu sur le fil ou sur la mèche, ou sur des fibres coupées, avant ou après lavage, désacidi- fication et désulfuration. Le traitement peut aussi être appliqué à la suite de la filature, en gonflement primaire.
Dans le cas d'une fabrication de fibranne, il est préférable de traiter la masse de fibres coupées plu tôt que la mèche continue car dans le premier cas les possibilités de retrait sont plus prononcées et en outre les fibres acquièrent une certaine frisure. Un dispositif d'arrosage en pluie, pour le traitement de la bourre en continu convient parfaitement à cet effet. Le traitement peut également être opéré en continu dans de grands bacs, pourvus d'organes d'avancement qui font cheminer lentement la masse de fibres à travers la solution caustique.
La durée du traitement peut varier suivant le -cas de cinq minutes à une heure.
Le traitement peut être effectué avec de la soude, ou de la potasse ou d'autres alcalis, éventuellement en présence de sels comme par exemple des carbo nates ou des sulfates ou des chlorures de métaux alcalins, ou en présence d'alcools. On peut utiliser des concentrations très variables d'alcalis en évitant toutefois les concentrations pour lesquelles il y a attaque notable de la cellulose régénérée. Pratique ment on peut utiliser par exemple des solutions de soude à 4 - 6 % à des températures de 15 à 30o C.
La présente addition est également relative à l'ef fet bénéfique des DP élevés de 600 au moins et des viscosités de 600 poises au moins des viscoses sur les propriétés générales de ces fibres, et en particulier sur leurs propriétés longitudinales. Cet effet est encore ,plus caractéristique sur certaines propriétés physiques et mécaniques après traitement à la soude à 6 %.
Les exemples suivants servent à mieux expliquer l'invention. Dans le premier exemple est décrit le traitement par les alcalis de fibres obtenues à partir d'une viscose dont la cellulose a un DP de 600 tan dis que dans le deuxième exemple on utilise une vis cose de plus haut DP.
<I>Exemple 1</I> Une alcali-cellulose obtenue à partir d'une pâte de bois est sulfocarbonatée avec 55 % de sulfure de carbone et le xanthate obtenu est transformé en une viscose contenant 6 % de cellulose et 6 % d'alcali total, dont la viscosité est de 620 poises. Le DP de la cellulose contenue dans cette viscose est de 600. On file ensuite à l'indice gamma de 75 dans un bain contenant 35 g d'acide sulfurique, 120 g de sulfate de soude et 5 g de formol par litre, à la température de 300 C.
On étire les filaments formés dans un deuxième bain d'acide dilué et chaud, puis on les passe dans un bain de dégazage avec légère relaxa tion, et on extrait le faisceau des filaments du troi sième bain à la vitesse de 15 mètres/minute, .pour le .recueillir en pot. L'étirage total en filature est de 304 %. Après- un temps de relaxation de quelques heures on coupe la mèche en fibres discontinues à l'état acide. Les fibres sont finalement lavées à l'eau et essorées en centrifugeuse jusqu'à teneur en eau de 80 % environ.
Les fibres sont ensuite disposées sur des plateaux perforés et arrosées pendant une demi-heure avec une solution de soude caustique à 55 g/1 à la tem pérature ambiante. On les lave avec une solution diluée d'acide acétique jusqu'à ce que l'on obtienne un pH légèrement acide, puis on rince à l'eau per- mutée. Finalement, toujours sur .plateaux perforés, les fibres sont soumises à des traitements de désul- furation, de rinçage, d'ensimage et de séchage.
Avec ce procédé de traitement, on obtient des fibres dont les propriétés physico-mécaniques sont représentées en A dans le tableau ci-dessous ; on a représenté simultanément en B les propriétés corres pondantes de fibres filées de façon analogue, mais qui n'ont pas été soumises au traitement avec une solution de soude à 55 g/litre.
EMI0003.0007
Ténacité <SEP> au <SEP> Allong. <SEP> Ténacité <SEP> Module <SEP> à <SEP> l'état <SEP> Gonflement
<tb> mouillé <SEP> (a/0) <SEP> à <SEP> la <SEP> boucle <SEP> mouillé <SEP> secondaire
<tb> (INSTRON <SEP> mouillé <SEP> à <SEP> l'état <SEP> allong. <SEP> (%)
<tb> en <SEP> g/den) <SEP> conditionné <SEP> (en <SEP> fl/o <SEP> sous
<tb> (g/den) <SEP> 0,5 <SEP> g/den)
<tb> A.
<SEP> Fibres <SEP> traitées <SEP> à <SEP> la <SEP> soude <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,2 <SEP> 14 <SEP> 1,35 <SEP> 2 <SEP> 65
<tb> B. <SEP> Fibres <SEP> non <SEP> traitées <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,3 <SEP> 9,1 <SEP> 0,78 <SEP> 1,1 <SEP> 48 Ce tableau montre très nettement l'amélioration considérable de la ténacité à la boucle des fibres individuelles sous l'effet du traitement à la soude à 55 g/litre. Il se produit parallèlemnt une légère perte de ténacité, ainsi qu'une augmentation du gonflement secondaire.
Ces sacrifices sur des caractéristiques très élevées au départ sont toutefois admissibles en regard de l'amélioration extrêmement importante de la ténacité à la boucle et des propriétés transversales en général (résistance au noeud, à la pliure, à l'abra sion, etc.) L'allongement est également augmenté dans des proportions importantes. De plus, les fibres traitées sont stabilisées en quelque sorte vis-à-vis des traitements humides ultérieurs comme le lavage et le lessivage par exemple.
Au point de vue de leur utilisation textile les fibres obtenues selon le procédé qui vient d'être dé crit peuvent être filées sans difficultés sur du maté riel pour coton et du matériel pour laine.
C'est ainsi qu'un filé métrique NO 60, avec un coefficient de torsion 100 obtenu avec des fibres de 1 den. 40 mm a présenté les caractéristiques suivan tes comparativement à un fil analogue obtenu avec des fibres non traitées à la soude
EMI0003.0016
Ténacité <SEP> (RKm) <SEP> Allongement <SEP> (@/o)
<tb> à <SEP> sec <SEP> au <SEP> mouillé <SEP> à <SEP> sec <SEP> au <SEP> mouillé
<tb> Fibres <SEP> traitées <SEP> à <SEP> la <SEP> soude <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 26,8 <SEP> 21,8 <SEP> 7,5 <SEP> 9,2
<tb> Fibres <SEP> non <SEP> traitées <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 29 <SEP> 33 <SEP> 5 <SEP> 6 On notera l'allongement relativement beaucoup plus élevé du filé traité à la soude, dont la ténacité au mouillé est tout à fait comparable et la ténacité à sec très supérieure à celle d'un filé correspondant de coton peigné Giza.
Comme cela a été mentionné précédemment le traitement alcalin améliore fortement l'affinité tinc toriale des filaments, fils et filés obtenus selon l'invention ; il en résulte que malgré les étirages très élevés qui sont utilisés en filature, cette affinité tinc- toriale est ramenée, en définitive au niveau de celle de la rayonne et de la fibranne ordinaires.
Si par exemple on teint avec du Bleu Diazol 2 B (I.C.I. direct Blue 6) un carré de tissu obtenu avec des fibres selon l'invention, et simultanément un carré de tissu obtenu avec des fibres analogues, mais non traitées à la soude, on obtient, compara tivement à un tissu en fibre Z 54 et à un tissu en fibranne ordinaire, les chiffres de luminance suivants (réflectance mesurée avec un filtre tri-stimulus vert)
EMI0003.0025
Fibre <SEP> selon <SEP> l'invention <SEP> Fibre <SEP> analogue <SEP> Fibre <SEP> Z <SEP> 54 <SEP> Fibranne <SEP> ordinaire
<tb> traitée <SEP> à <SEP> la <SEP> soude <SEP> (non <SEP> traitée)
<tb> 10 <SEP> 20 <SEP> 8,
5 <SEP> 8 Ce tableau met nettement en évidence l'augmen tation très importante de l'affinité tinctoriale qui résulte du traitement à la soude (les chiffres les plus bas correspondant aux teintes les plus fondées).
<I>Exemple 2</I> Une alcali-cellulose de linters non soumis au mûrissement est sulfocarbonatée avec 55 % de sul- fure de carbone et le xanthate est converti en une viscose contenant 6 % d'alpha-cellulose et 6 % de soude, dont la viscosité est de 800 poises, le DP de la cellulose contenue dans la viscose est de 650.
On file à l'indice gamma de 75 dans un bain contenant 35 g d'acide sulfurique, 120 g de sulfate de soude et 5 g de formol par litre à la température de 200 C. Les filaments formés sont étirés de 42 % dans le ler bain et puis de 205 % dans un deuxième bain d'acide dilué à la température de 950 C, ce qui donne un étirage total de 291 %. Le fil est ex trait du deuxième bain à la vitesse de 15 mètres/ minute et est recueilli en pot. Le fil est ensuite traité avec de la soude à 55 g/1 comme indiqué à l'exemple 1.
Après désacidification, désulfuration, ensimage et séchage, le fil .présente les caractéristi ques physico-mécaniques qui sont indiquées dans le tableau ci-dessous; on a indiqué également dans ce tableau les caractéristiques d'un fil obtenu de façon semblable avec une viscose ayant une teneur en alpha-cellulose de 6 % et en soude de 6 % et une viscosité de 400 poises et contenant une cellulose de DP 500.
EMI0004.0010
<I>Viscosité <SEP> 400 <SEP> P <SEP> Viscosité <SEP> 720 <SEP> P</I>
<tb> DP <SEP> 500 <SEP> DP <SEP> 650
<tb> <I>Propriétés <SEP> de <SEP> la <SEP> fibre <SEP> non <SEP> traitée <SEP> à <SEP> la <SEP> soude</I>
<tb> Ténacité <SEP> (g/den) <SEP> <I>mouillé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .</I> <SEP> 5,3 <SEP> 6
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> <I>mouillé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .</I> <SEP> 11,0 <SEP> 10,5
<tb> Ténacité <SEP> à <SEP> la <SEP> boucle <SEP> (g/den) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,73 <SEP> 0,7
<tb> Module <SEP> à <SEP> l'état <SEP> <I>mouillé</I>
<tb> (Allongement <SEP> % <SEP> sous <SEP> 0,5 <SEP> g/den) <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,3 <SEP> 1
<tb> Gonflement <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> (%) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 48 <SEP> 46
<tb> <I>Propriétés <SEP> de <SEP> la <SEP> même <SEP> fibre <SEP> après <SEP> traitement <SEP> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> soude</I>
<tb> Ténacité <SEP> (g/den) <SEP> <I>mouillé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4,5 <SEP> 5,3</I>
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> <I>mouillé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .</I> <SEP> 17,9 <SEP> 20
<tb> Module <SEP> à <SEP> l'état <SEP> <I>mouillé</I>
<tb> (Allongement <SEP> % <SEP> sous <SEP> 0,5 <SEP> g/den) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 2,7 <SEP> 2,1
<tb> Gonflement <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> (%) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 65 <SEP> 63 Ce tableau montre clairement l'effet important du DP sur les caractéristiques longitudinales, en par ticulier sur la ténacité, aussi bien avant qu'après traitement avec de la soude à 55 g/1 dont le pouvoir de désorganisation est cependant déjà très élevé.