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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Perfectionnements au traitement des textiles.
Cette invention est relative à des perfectionnements au blanchiment des matières cellulosiques et elle concerne notamment des perfectionnements au blanchiment de fibres de liber comme le lin, le jute, le chanvre et les fibres analo- gues.
Les procédés usuels pour le blanchiment de la cellu- lose sont basés sur des combinaisons de traitements au moyen de solutions alcalines et de solutions dhypochlorite, des acidifiants, antichlores et lessives étant employés dans les diverses phases quand ils sont jugés nécessaires. On a aussi
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employé conjointement avec des traitements combinés de la nature susmentionnée des traitements au moyen de solutions contenant des peroxydes et des persels. Ces divers procédés ont résulté dans une notable mesure d'un développement empirique remontant très loin, et bien qu'on puisse les exécuter de manière à obtenir de très bons résultats au point de vue de la blancheur, ils sont assez fastidieux et amènent souvent une notable dégradation chimique de la cellulose.
Il en est ainsi notamment pour le blanchiment des fibres de lin et fibres de liber analogues, et pour cette raison la description ci-après visera spécialement le blanchiment du lin, bien que l'invention n'y soit point limitée.
La dégradation chimique de la cellulose exerce une notable influence en diminuant la durée d'existance utile de la matière textile blanchie ; est-il évidemment avanta- geux d'éviter ce genre d'attaque des produits en voie de blanchiment. Pour exprimer le degré de dégradation chimique du lin on emploie le terme "indice de solubilité". Cet indice fournit une mesure de la quantité de matière soluble dans les solutions de soude caustique dans des conditions exactement spécifiées, et étant donné que c'est principalement la cellulose chimiquement dégradée qui se dissout dans ces conditions, des indices de solubilité élevés sont associés à une forte dégradation et des indices de solubilité peu élevés à des attaques légères.
Les conditions et la méthode de détermination de l'indice de solubilité sont exposées dans un article de C.R.Nodder dans le périodique "The Journal of the Textile Institute", 1931, p.22, Tome 416.
Dans son brevet N 425.908, la Demanderesse a décrit des procédés par lesquels on peut blanchir à tout degré de blancheur, jusqu'au blanc pur, les fibres cellulosiques, notamment les fibres de liber comme le lin, sans que la cellulose
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soit attaquée dans une mesure révélée par l'indice de solubi- lité. Ces procédés sont essentiellementdes opérations compre- nant au moins deux phases dans l'une desquelles on traite les matières cellulosiques au moyen d'une solution d'hypochlorite maintenue dans une zone de pli sensiblement neutre, tandis que dans une ou plusieurs phases suivantes on traite les ma- tières cellulosiques au moyen d'une solution alcaline et d'un agent de blanchiment oxydant, de préférence au moyen d'une solution alcaline contenant du peroxyde d'hydrogène.
Suivant la présente invention, on blanchit des ma- tières cellulosiques, notamment des fibres de liber comme le lin, le chanvre, le jute ou fibres analogues, par un procédé comprenant au moins deux phases dans l'une desquelles on trai- te les matières cellulosiques dans une solution d'hypochlorite maintenue à l'aide d'un sel tampon dans une zone de pH sensi- blement neutre, tandis que dans une phase suivante on traite les matières cellulosiques au moyen d'une solution contenant du peroxyde d'hydrogène et du carbonate de sodium.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on traite les produits textiles, préalablement au traitement au moyen d'hypochlorite neutre, par une solution dégraissante con- tenant du peroxyde d'hydrogène et du carbonate de sodium.
De préférence, on produit la liqueur utilisée pour le dégraissage à partir de la liqueur employée pour la phase de blanchiment au peroxyde, qu'on peut diluer à l'eau ou dont on peut augmenter la concentration d'alcali et/ou de peroxyde, selon qu'on le trouve avantageux.
Ces diverses phases, qui peuvent être considérées comme étant les caractéristiques fondamentales du procédé, sont évidemment complétées par des rinçages et lavages à l'eau intermédiaires et finals, et de préférence le traitement à -.l'hypochlorite est suivi d'une acidification avant qu'on pro-
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cède au blanchiment des produits textiles dans la liqueur de peroxyde.
On trouve que grâce à la combinaison de phases conforme à la présente invention, on facilite le cours du procédé décrit dans le brevet N? 425.908 et qu'on peut améliorer l'uniformité de traitement. On trouve aussi qu'on est en mesure de combiner le traitement uniforme à une notable conservation de poids, tout en atteignant des nuances de blanc pures et en évitant la dégradation chimique de la cellulose.
Dans la forme d'exécution de l'invention où on ne dégraisse pas la matière cellulosique au moyen d'une liqueur contenant du carbonate de sodium et du peroxyde, il faut traiter la matière cellulosique de manière à la rendre susceptible de s'humecter rapidement et uniformément de solution d'hypochlorite neutre quand celle-ci est appliquée. Ce traitement préliminaire peut être opéré de la manière décrite dans le brevet N? 425. 908 précisé. C'est-à-dire que ce peut être simplement une hunectation poussée des produits textiles au moyen d'une solution d'agents d'humectation ou un dégraissage alcalin.
La rigueur d'un tel dégraissage peut varier de cas en cas, mais en général on peut obtenir des résultats satisfaisants pour du fil de lin en employant des bains de dégraissage contenant 5 à 15% de carbonate de sodium, rapportés au poids des produits textiles, qu'on applique pendant 2 à 3 heures, à 65 - 85 C. Avec des produits tissés, il est d'ordinaire préférable de dégraisser plus rigoureusement en raison de l'état physique de la matière textile.
En remplaçant le carbonate de sodium entièrement ou partiellement par un alcali caustique, on obtient un dégraissage plus rigoureux, mais cette condition est aussi influencée par d'autres facteurs. La rigueur du dégraissage, mesurée par la perte de poids subie par la fibre, peut être réglée approxi- mativement en commandant la concentration d'alcali (carbonate
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ou hydroxyde), le rapport entre la liqueur et la fibre, la température et la durée de traitement.
Ainsi, lorsqu'on veut avoir une faible perte de poids, par exemple de 8 à 10%, l'alternative suivante est possible:- dégraisser pendant trois heures dans une liqueur contenant 1,0% de Na2CO3, à 65-70 C., en employant 12,5 par- ties de liqueur pour chaque partie en poids de produits textiles, ou dégraisser pendant quatre heures dans une liqueur contenant 0,25 % de NaOH,à la température d'ébullition, en employant 5 parties de liqueur pour chaque partie de matière textile.
De préférence, on emploie un bain de dégraissage contenant du carbonate de sodium et du peroxyde d'hydrogène, étant donné qu'on obtient de la sorte un traitement uniforme et un blanc final satisfaisant, tout en conservant leur poids aux produits textiles. On prépare facilement une telle liqueur de dégraissage en ajoutant du peroxyde d'hydrogène à une solu- , tion de soude anhydre ou en dissolvant du peroxyde de sodium à cette solution ou à une solution de bicarbonate de sodium.
Toutefois, on trouve avantageux d'utiliser une liqueur récupérée du bain de blanchiment au peroxyde employ-é pour une charge de matière textile précédente. Cette liqueur contient habituellement du peroxyde d'hydrogène résiduel, conjointement avec le carbonate de sodium, et il suffit de le régler à la concentration voulue d'alcali et de peroxyde. Par exemple, l'adjonction de peroxyde de sodium a pour effet d'accroître la teneur en peroxyde d'hydrogène et d'ajouter de l'hydroxyde de sodium.
Si l'alcalinité caustique provenant du peroxyde de sodium est exagérément élevée, on peut la neutraliser par une quantité d'acide appropriée ou la transformer en une alcalinité genre carbonate en ajoutant du bicarbonate de sodium. Comme alternative, on peut ajouter du peroxyde d'hydrogène concentré pour accroître la teneur en peroxyde de la liqueur. Lorsqu'on ne veut avoir qu'une plus grande teneur en alcali, on peut ajouter seu-
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lament de la soude anhydre à la liqueur usée.
La quantité et la concentration du peroxyde et de l'alcali dans le bain de dégraissage est régie par des con- sidérations tant économiques que techniques. Au point de vue technique, on peut apporter des variantes pour traiter des cas de produits textiles difficiles et il peut aussi être a- vantageux, dans certains cas, de répéter le dégraissage.
Lorsqu'on emploie un double dégraissage, il est usuel d'em- ployer des liqueurs de plus faible concentration que lorsqu'on n'emploie qu'un seul dégraissage. Dans le blanchiment du lin, les quantités de substances chimiques qui s'avèrent donner des résultats satisfaisants sont comprises dans le voisinage de 5 à 15 % pour le carbonate de sodium et de 1 % pour le pe- roxyde d'hydrogène, rapportés au poids des produits textiles.
Dans certains cas, le carbonate de sodium peut être remplacé en partie par de l'alcali caustique, mais pour conserver la stabilité du peroxyde et éviter une grande perte de poids de fibre, on préfère éviter la présence d'alcali caustique. Dans tous les cas, on a trouvé recommandable de ne pas employer des liqueurs contenant plus de 2,5 % de NaOH rapportés au poids des produits textiles. D'autres constituants peuvent aussi être présents dans le bain de dégraissage, par exemple un bain de dégraissage dérivé d'un bain de blanchiment au peroxyde usé peut contenir du silicate. Si on le désire, on peut aussi ajouter des agents d'humectation. La concentration des substances chimiques dans le liquide de dégraissage varie dans une certaine mesure selon la quantité de liqueur employée par unité de poids de fibre.
D'ordinaire, 5 à 20 parties en poids de liqueur pour une partie en poids de matière textile satisfont à toutes les conditions.
Un bain de dégraissage de la nature décrite ci-dessus --peut être appliqué de manière satisfaisante à des températures
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variant depuis environ 60 jusqu'au point d'ébullition, mais on préfère travailler à une température de 65 à 85 C. A cette température, un dégraissage d'une durée de 21/2 à 5 heures, sui- vi d'un lavage poussé à fond, est suffisant pour permettre d'opérer un blanchiment trèssatisfaisant sur un fil de lin de qualité normale, par les phases opératoires décrites ci- après.
Dans certains cas, quand un dégraissage plus rigoureux est nécessaire, on trouve habituellement avantageux de recou- rir à deux ou plusieurs traitements de rigueur modérée, plutôt que d'accroître la rigueur d'un traitement unique, étant donné que dans le cas où le peroxyde es't absent du bain de dégrais- sage, on règle la rigueur du dégraissage en commandant de ma- nière appropriée la concentration d'alcali, le rapport entre la liqueur et les produits textiles, la température et la du- rée.
Lorsque les produits textiles sont lavés après dé- graissage, ils sont prêts pour un traitement immédiat au moyen d'hypochlorite neutre. Les procédés par lesquels on peut pré- parer l'hypochlorite neutre sont décrits en détail dans le brevet N 425.908 précité. De préférence, on ajoute à une so- lution d'hypochlorite appropriée, par exemple d'hypochlorite de sodium ou de calcium, une solution d'un sel ayant les ca- ractéristiques requises, notamment une solution de bicarbonate de sodium. Les conditions d'emploi d'une telle solution d'hy- pochlorite sont également décrites et il est spécifié que pour obtenir un blanchiment satisfaisant tout en évitant dendomma- ger la cellulose il faut que. la concentration de chlore dispo- nible soit comprise dans les limites de 1,5 et 5,0 grammes par litre.
La quantité de sel tampon ajouté peut varier dans une certaine mesure selon la concentration de chlore disponi- ble, mais en général une liqueur contenant avant l'emploi 2,5 à 3,5 grammes de chlore disponible et 8 grammes de bicar-
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bonate de sodium par litre s'avère applicable à la plupart des cas. L'origine de l'hypochlorite est sans importance dans de larges limites et dans la plupart des cas on trouve qu'une solution préparée par les procédés usuels à partir de poudre de blanchiment convient bien. Pour empêcher que la cellulose soit attaquée inadmissiblement, il faut appliquer la solution d'hypochlorite en excluant sensiblement les rayons actiniques, et la température ne doit pas dépasser 20 C. et de préférence 15 C.
La durée de traitement peut être variée notablement, mais pour les solutions mentionnées ci-dessus contenant environ 3,0 grammes ou davantage de chlore disponible par litre, on trouve qu'il est préférable de ne guère dépasser une demi-heure. Il faut aussi régler la rigueur du traitement à l'hypochlorite en substance inversement à la rigueur du dégraissage. C'est ainsi qu'avec un dégraissage modéré on peut employer de l'hypochlorite contenant jusque 4,5 à 5,0 grammes de chlore disponible par litre, tandis que pour une matière dégraissée très énergiquement il faut employer une solution d'hypochlorite contenant 1,5 à 2,0 grammes de chlore disponible par litre.
En ce qui concerne la préparation de la solution d'hypochlorite neutre, on n'a cité que l'emploi de bicarbonate de sodium comme sel tampon présentant les caractéristiques requises. On l'a fait parce qu'on préfère employer ce sel en raison de son bon marché et de sa convenance générale. Toutefois, on peut aussi employer d'autres substances pour régler la liqueur à l'état de stabilité voulu de neutralité, sensiblement complète, par exemple on peut employer des phosphates et borates métalliques. Il est aussi à noter qu'en parlant d'une neutralité sensiblement complète on ne se limite pas au point de neutralitéexact,mais à une région comprise entre environ une unité au-dessus et une unité en-dessous de 7 sur l'échelle des pH. Plus particulièrement, on obtient d'excellents résultats aux environs de pH = 6,5.
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On trouve qu'aprés le traitement à l'hypochlorite et avant le blanchiment au peroxyde il est avantageux de rin- cer les produits textiles à l'eau froide et de procéder en- suite à un acidage. Cette dernière phase est importante pour le traitement des produits de lin et exerce ùn effet dans le traitement des fragments ligneux restant dans le fil après filage et couramment appelés "chenevotte". On applique l'aci- difiant de préférence à froid et il peut être de toute concen- tration habituellement employée pour les fibres cellulosiques.
On a trouvé satisfaisante-une liqueur contenant environ 0,5 % de HCl appliquée pendant une demi-heure. On peut employer l'acide sulfurique, mais il est préférable d'employer un aci- difiant à l'acide chlorhydrique quand le bain d'hypochlorite est préparé au moyen de poudre de blanchiment. On évite ainsi le risque que du sulfate de calcium reste sur la fibre en rai- son de sa solubilité relativement faible.
Après l'acidage on lave les produits textiles à fond et ils sont alors prêts pour être blanchis dans le bain de peroxyde contenant du carbonate de sodium. Un des procédés pour préparer ce bain consiste à diluer jusqu'à une concentra- tion propre au blanchiment une solution de peroxyde d'hydro- gène concentrée, par exemple d'une concentration de 100 volumes, et à ajouter directement à la liqueur le carbonate de sodium, par exemple 0,5 à 1 % en poids.
Toutefois, on prépare plus avantageusement la liqueur en dissolvant du peroxyde de sodium et du bicarbonate de sodium dans de l'eau froide sensiblement dans les proportions requises par l'équatation:
Na202 + 2NaHCO3 = H 0 + 2Na2CO3, c'est-à-dire dans la proportion pondérale de 78 parties en poids de peroxyde de sodium pour 168 parties de bicarbonate de so- dium. Il est évident cependant qu'on peut s'écarter de cette -proportion en recourant à un certain degré d'alcalinité causti-
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que si on l'estime avantageux. Toutefois, pour traiter beaucoup de catégories de produits textiles, il est préférable d'éviter une causticité de la liqueur, et dans ce cas on peut employer un léger excédent de bicarbonate.
Il est à noter que lorsqu'on prépare une liqueur de blanchiment au peroxyde, du genre précité, au moyen d'une solution de peroxyde de sodium et de bicarbonate de sodium, la présence de bicarbonate de sodium provoque parfois une décomposition indtment rapide du peroxyde d'hydrogène, entrainant une diminution du pouvoir de blanchiment. Inexpérience a montré que cette décomposition inadmissible se produit généralement quand on emploie pour la préparation de la liqueur une eau douce. Lorsqu'on emploie de l'eau dure, il n'y a pratiquement aucune décomposition inutile du peroxyde en l'absence de matières connues qui catalysent la décomposition et qui sont d'ordinaire écartées des liqueurs de peroxyde par les personnes ayant une connaissance générale de leur comportement.
Aussi préfère-t-on employer une eau ayant quelques degrés de dureté, pour préparer les liqueurs de peroxyde pour les fins de la présente invention. Dans les cas où il faut absolument employer une eau douce, on ajoute à l'eau une petite quantité appropriée d'un sel de calcium ou de magnésium soluble pour produire une eau artificiellement durcie.
La concentration de la liqueur de peroxyde et le temps et la température de son application sont susceptibles de variations dans de larges limites. Toutefois, dans les applications pratiques, on a trouvé qu'il y a peu d'utilité à accroître la concentration du bain au-delà d'environ 1/3 de vo- liane et qu'on obtient des résultats excellents en employant une liqueur obtenue en dissolvant 0,2 kilogramme de peroxyde de sodium dans 100 litres d'eau et en ajoutant ensuite 0,43 à 0,45 kilogramme de bicarbonate de sodium et 0,8 kilogramme d'une solution de silicate de sodium à 60 Tw.
L'excellence
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des résultats obtenus avec un bain comme celui indiqué ci- dessus, tant au point de vue de la blancheur qu'au point de vue de la prévention d'une dégradation chimique de la fibre, dépend dans une certaine mesure de la durée et de la tempé- rature du traitement. Bien qu'on ait mentionné ci-dessus qu'il est possible d'apporter des variations à ces facteurs, on constate qu'il y existe une certaine relation et qu'il ne faut pas dépasser certains chiffres maxima si l'on veut conserver la qualité de la fibre. C'est ainsi que, si l'ex- périence montre qu'on produit une fibre d'une certaine quali- té avec unecertaine combinaison de temps et de température, il faut s'attendre dans certaines limites à des résultats équivalents en employant une température moins élevée pendant un temps plus long.
Dans la pratique, il est habituellement le plus commode de normaliser la durée de traitement et de produire toutes variations.qu'on.veut apporter à la matière textile blanchie, en faisant varier la température. C'est ainsi qu'enjemployant un bain! de la composition spécifiée ci- dessus, on trouve qu'une durée appropriée est trois heures.
Pour cette dorée de traitement il n'est pas avantageux d'em- ployer des températures inférieures à 55 C. ou supérieures à 75 C. si l'on tient à maintenir à un niveau élevé la qualité de la matière textile. En observant ces limites, on est en mesure de produire une large¯gamme de variations quant à la blancheur de la matière textile en faisant varier la tempé- rature. Le rapport entre la liqueur et-les produits textiles dépend dans une certaine mesure des conditions et des produits textiles, mais on trouve d'ordinaire que quinze litresde li- queur pour chaque kilogramme de matière textile donnent un bon résultat.
Lorsqu'on les traite de- la manière indiquée ci-des- sus, toutes les catégories ordinaires de fil de lin sont blan-
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chies à un degré qui est meilleur que le demi-blanc et qui dans beaucoup de cas peut atteindre ce qu'on appelle trois- quarts blanc. Si la blancheur voulue est atteinte, on lave alors la matière textile, on l'apprête éventuellement et on la sèche. Toutefois, si l'on désire avoir des nuances de blanc plus complètes, il suffit d'appliquer alternativement, comme c'est nécessaire, un ou plusieurs traitements par des liqueurs d'hypochlorite et des liqueurs alcalines. On peut exécuter ces traitements au moyen de solutions neutres d'hypochlorite et de peroxyde alcalin, et dans ce cas ils re- posent sur les marnes principes généraux que ceux déjà spéci- fiés ci-dessus, mais avec une rigueur moindre.
D'autre part, on peut employer, conformément à la pratique connue, des li- queurs d'hypochlorite alcalines et des échaudages alcalins.
Dans ce-qui précède on a décrit très en détail les caractéristiques spéciales de la combinaison de phases con- forme à l'invention. On n'a pas crû nécessaire de décrire des procédés selon lesquels on peut appliquer sur les matières textiles des liqueurs spécifiques, vu que-cela paraîtra évident aux personnes initiées au traitement des matières textiles.
On n'a pas non plus crû nécessaire d'attirer l'attention sur les précautions élémentaires qui sont bien connues des blan- chisseurs et des personnes familiarisées avec la technique des fibres cellulosiques, et qui sont nécessaires pour empêcher des dégats lors du traitement de ces fibres au .moyen d'acides et d'alcalis.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
EXEMPLE 1.
On dégraisse pendant trois heures, à environ 65 C.,
256 kilograppes de fil de lin dans 3630 litres de liqueur contenant 20,4 kilogrammes de soude anhydre, et on lave ensuite
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le fil de lin. Puis on transporte les écheveaux à une machine à circulation et on .les traite pendant trente minutes dans une solution d'hypochlorite neutre à 14 C., dans une lumière atténuée. Pour cette opération on emploie 4090 litres de liqueur contenant initialement 3,3 grammes de chlore disponible par litre et ayant une valeur pH de 6,5. On prépare la liqueur au moyen d'une charge employée précédemment plusieurs fois dans des opérations analogues.
Cette..liqueur usée contient déjà du sel tampon et on-y ajoute une solution fraîche de poudre de blanchiement, pour compléter jusqu'au degré voulu la quantité de chlore disponible, et une solution fraîche de bicarbonaté de sodium pour maintenir l'effet du sel tampon. La proportion de ces solutions fraîches est telle qu'on ajoute sensiblement des poids égaux de chlore disponible et de bicarbonate de sodium. Pendant l'opération de circulation on change plusieurs.fois le sens de rotation; durant toute l'opération environ 40 centimètres de chaque écheveau sont immergés dans la liqueur et la vitesse linéaire à laquelle les écheveaux tournent dans la liqueur est d'un mètre quatre-vingt centimètres par minute.
A la fin de l'opération on évacue rapidement la liqueur d'hypochlorite et on rince immédiatement le fil à l'eau froide trois fois renouvelée, dans la même machine. Puis on le retire de la machine, on acidifie pendant une demi-heure dans l'acide chlorhydrique froid à 0,5 % et on le lave.
On prépare un bain de blanchiment au peroxyde en dissolvant dans 3180 litres d'eau 8,2 kilogrammes de peroxyde de sodium et 17,7 kilogrammes de bicarbonate de sodium, puis en ajoutant 18 litres de solution de silicate de sodium à 84 Tw. On introduit le fil dans ce bain à environ 3500. et on élève ensuite la température en une demi-heure à 65 C. Après deux heures et demie suivantes pendant lesquelles continue
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à régner la même température., on laisse s'écouler la liqueur, on lave le fil à fond dans l'eau et on le sèche. Le fil séché est un très bon demi-blanc et a un indice de solubilité de 3, 5..
EXEMPLE 2.
Pour cet exemple on récupère la liqueur usée provenant d'une phase de blanchiment au peroxyde comme celle décrite à l'exemple précédent et on ajoute aux 3630 litres 18 kilogrammes de soude anhydre. La proportion de peroxyde résiduel dans la liqueur usée est de 0,4 gramme de H2O2 par litre.
On dégraisse dans cette liqueur 250 kilogrammes de fil de lin de 12 mètres, pendant deux heures et demie, à 65 C., puis on lave le fil à fond. On transporte le fil à une machine à circulation et on le traite pendant 30 minutes, à 15 C., dans une solution d'hypochlorite neutre préparée comme à l'Exemple 1, mais contenant 2,5 grammes de chlore disponible par litre.
Puis on rince le fil à trois reprises dans l'eau froide, on le retire de l'asple, on l'acidifie dans du HCl à 0,5 % et on le lave bien à l'eau froide.
Après le lavage on traite le fil dans un bain de blanchiment au peroxyde de la même composition que celui de l'Exemple 1 et en procédant de la même manière, puis on le lave bien encore une fois.
On immerge ensuite le fil dans une liqueur d'hypochlorite neutre contenant 0,4 gramme de chlore disponible par litre et préparée de la même manière que précédemment. On exécute ce traitement à 15 C., pendant 30 minutes, après quoi on rince le fil.
On opère ensuite un autre blanchiment au peroxyde à la même température et pendant la même durée, mais dans une solution plus faible, ne contenant dans 3630 litres que 4 kilogrammes de peroxyde, 9 kilogrammes de bicarbonate de sodium et 18 litres de solution de silicate de sodium à 84 Tw. avec
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une addition de 11,2 kilogrammes de soude anhydre. Apres un lavage poussé, on retraite le fil dans de l'hypochlorite neutre contenant 0,3 grammes de chlore disponible par litre, et finalement on le lave et on le sèche.
La couleur du fil est d'un blanc t.quatre-quarts complet et son indice de solubilité est de 3,3.
Dans les exemples ci-dessus le procédé conforme à l'invention a été appliqué au lin en raison de l'importance relativement considérable de cette matière cellulosique dans l'industrie textile. Toutefois, on conçoit que l'invention n'y est point limitée et que ses principes sont directement applicables à d'autres fibres de liber, comme le chanvre, sans notables modifications.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour blanchir les matières textiles cellulosiques en les traitant au moyen d'une solution d'hypo- chlorite maintenue dans une zone de pH sensiblement neutre, et ensuite au moyen d'une solution alcaline et d'un agent de blanchiment oxydant, caractérisé en ce que la phase de traitement au moyen d'une solution alcaline et d'un agent oxydant consiste à tr@ter la matière cellulosique par une solution contenant du peroxyde d'hydrogène et du carbonate de sodium.
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DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF INVENTION PATENT Improvements in the treatment of textiles.
This invention relates to improvements in the bleaching of cellulosic materials and in particular relates to improvements in the bleaching of bast fibers such as flax, jute, hemp and the like.
The usual methods for bleaching cellulose are based on combinations of treatments using alkaline solutions and hypochlorite solutions, with acidifiers, antichloros and lyes being employed in the various phases when deemed necessary. We also have
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used in conjunction with combination treatments of the above-mentioned nature of the treatments using solutions containing peroxides and persalts. These various processes have resulted to a considerable extent in empirical development going back very far, and although they can be performed in such a way as to obtain very good results from the point of view of whiteness, they are rather tedious and often lead to a loss. notable chemical degradation of cellulose.
This is particularly the case for the bleaching of flax fibers and analogous bast fibers, and for this reason the following description will specifically target the bleaching of flax, although the invention is not limited thereto.
The chemical degradation of cellulose exerts a notable influence by reducing the useful life of the bleached textile material; is it obviously advantageous to avoid this type of attack on products in the process of bleaching. To express the degree of chemical degradation of flax, the term "solubility index" is used. This index provides a measure of the amount of soluble matter in caustic soda solutions under exactly specified conditions, and since it is primarily chemically degraded cellulose that dissolves under these conditions, high solubility indices are associated with strong degradation and low solubility indices with slight attack.
The conditions and the method for determining the solubility index are set out in an article by C.R. Nodder in the periodical "The Journal of the Textile Institute", 1931, p.22, Volume 416.
In its patent N 425,908, the Applicant has described methods by which it is possible to bleach to any degree of whiteness, up to pure white, cellulose fibers, in particular bast fibers such as flax, without the cellulose
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is attacked to an extent revealed by the solubility index. These processes are essentially operations comprising at least two stages in one of which the cellulosic materials are treated with a hypochlorite solution maintained in a substantially neutral fold zone, while in one or more subsequent stages the process is treated. cellulosic materials using an alkaline solution and an oxidizing bleach, preferably using an alkaline solution containing hydrogen peroxide.
According to the present invention, cellulosic materials are bleached, in particular bast fibers such as flax, hemp, jute or similar fibers, by a process comprising at least two phases in one of which the materials are treated. cellulosics in a hypochlorite solution maintained with the aid of a buffer salt in a zone of substantially neutral pH, while in a subsequent phase the cellulosic materials are treated with a solution containing hydrogen peroxide and sodium carbonate.
According to another characteristic of the invention, the textile products are treated, prior to the treatment by means of neutral hypochlorite, with a degreasing solution containing hydrogen peroxide and sodium carbonate.
Preferably, the liquor used for the degreasing is produced from the liquor used for the peroxide bleaching phase, which can be diluted with water or whose concentration of alkali and / or peroxide can be increased, depending on whether it is found advantageous.
These various phases, which can be considered to be the fundamental characteristics of the process, are of course completed by intermediate and final rinses and water washes, and preferably the hypochlorite treatment is followed by acidification before that we pro-
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yields to the bleaching of textile products in peroxide liquor.
It is found that by virtue of the combination of phases according to the present invention, the course of the process described in the N patent is facilitated. 425.908 and that the consistency of processing can be improved. It has also been found that it is possible to combine the uniform treatment with a notable retention of weight, while achieving pure shades of white and avoiding the chemical degradation of the cellulose.
In the embodiment of the invention where the cellulosic material is not degreased by means of a liquor containing sodium carbonate and peroxide, the cellulosic material must be treated in such a way as to make it liable to become wet quickly. and evenly neutral hypochlorite solution when applied. This preliminary treatment can be carried out as described in the N patent? 425. 908 specified. That is to say, it may simply be a thorough wetting of the textile products by means of a solution of wetting agents or an alkaline degreasing.
The severity of such degreasing may vary from case to case, but in general satisfactory results can be obtained for linen yarn by using degreasing baths containing 5 to 15% sodium carbonate, based on the weight of the textile products. , applied for 2-3 hours, at 65-85 C. With woven products, it is usually preferable to degrease more severely due to the physical state of the textile material.
By replacing the sodium carbonate entirely or partially with a caustic alkali, a more rigorous degreasing is obtained, but this condition is also influenced by other factors. The severity of the degreasing, measured by the weight loss undergone by the fiber, can be adjusted approximately by controlling the concentration of alkali (carbonate
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or hydroxide), the ratio of liquor to fiber, temperature and processing time.
So, when you want to have a low weight loss, for example 8 to 10%, the following alternative is possible: - degrease for three hours in a liquor containing 1.0% Na2CO3, at 65-70 C. , using 12.5 parts of liquor for each part by weight of textile products, or degrease for four hours in a liquor containing 0.25% NaOH, at boiling temperature, using 5 parts of liquor for each part of textile material.
Preferably, a degreasing bath containing sodium carbonate and hydrogen peroxide is employed, since this obtains a uniform treatment and a satisfactory final white, while retaining their weight to the textile products. Such a degreasing liquor is readily prepared by adding hydrogen peroxide to an anhydrous sodium hydroxide solution or by dissolving sodium peroxide to this solution or to a sodium bicarbonate solution.
However, it is found advantageous to use a liquor recovered from the peroxide bleach bath employed for a previous load of textile material. This liquor usually contains residual hydrogen peroxide, together with sodium carbonate, and it is sufficient to adjust it to the desired concentration of alkali and peroxide. For example, the addition of sodium peroxide has the effect of increasing the content of hydrogen peroxide and adding sodium hydroxide.
If the caustic alkalinity from sodium peroxide is excessively high, it can be neutralized with an appropriate amount of acid or changed to a carbonate-like alkalinity by adding sodium bicarbonate. As an alternative, concentrated hydrogen peroxide can be added to increase the peroxide content of the liquor. When we want to have only a greater alkali content, we can add only
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lament from anhydrous soda to the spent liquor.
The amount and concentration of peroxide and alkali in the degreasing bath is governed by both economic and technical considerations. From a technical point of view, variations can be made to deal with difficult textile product cases and it may also be advantageous in some cases to repeat the degreasing.
When double degreasing is employed, it is customary to employ liquors of lower concentration than when only one degreasing is employed. In the bleaching of flax, the amounts of chemicals which are found to give satisfactory results are in the region of 5 to 15% for sodium carbonate and 1% for hydrogen peroxide, based on weight. textile products.
In some cases, the sodium carbonate can be replaced in part by caustic alkali, but in order to maintain the stability of the peroxide and to avoid a great loss in fiber weight, it is preferred to avoid the presence of caustic alkali. In all cases, it has been found advisable not to use liquors containing more than 2.5% NaOH based on the weight of the textile products. Other constituents may also be present in the degreasing bath, for example a degreasing bath derived from a spent peroxide bleaching bath may contain silicate. If desired, wetting agents can also be added. The concentration of chemicals in the degreasing liquid varies to some extent depending on the amount of liquor used per unit weight of fiber.
Usually 5 to 20 parts by weight of liquor per part by weight of textile material satisfies all of the conditions.
A degreasing bath of the nature described above - can be applied satisfactorily at temperatures
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varying from about 60 up to the boiling point, but it is preferable to work at a temperature of 65 to 85 C. At this temperature, a degreasing lasting from 21/2 to 5 hours, followed by washing pushed to the bottom, is sufficient to allow a very satisfactory bleaching to be carried out on a linen yarn of normal quality, by the operating phases described below.
In some cases, when more rigorous degreasing is required, it is usually found advantageous to use two or more moderately severe treatments, rather than increasing the stringency of a single treatment, since in the event that the Peroxide is absent from the degreasing bath, the severity of the degreasing is regulated by appropriately controlling the concentration of alkali, the ratio of the liquor to the textile products, the temperature and the time.
When the textile products are washed after degreasing, they are ready for immediate treatment with neutral hypochlorite. The processes by which neutral hypochlorite can be prepared are described in detail in the aforementioned patent No. 425,908. Preferably, a solution of a salt having the required characteristics, in particular a solution of sodium bicarbonate, is added to a suitable hypochlorite solution, for example sodium or calcium hypochlorite. The conditions of use of such a hydrochlorite solution are also described and it is specified that in order to obtain satisfactory bleaching while avoiding damage to the cellulose it is necessary that. the concentration of available chlorine is within the limits of 1.5 and 5.0 grams per liter.
The amount of buffer salt added can vary to some extent depending on the concentration of chlorine available, but generally a liquor containing before use 2.5 to 3.5 grams of available chlorine and 8 grams of bicarbonate.
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sodium bonate per liter is found to be applicable in most cases. The origin of the hypochlorite is immaterial within wide limits and in most cases it is found that a solution prepared by the usual methods from bleach powder is suitable. To prevent cellulose from being attacked inadmissibly, the hypochlorite solution should be applied with a substantial exclusion of actinic rays, and the temperature should not exceed 20 ° C. and preferably 15 ° C.
The treatment time can be varied significantly, but for the above-mentioned solutions containing about 3.0 grams or more of available chlorine per liter, it has been found to be preferable not to exceed half an hour. It is also necessary to regulate the rigor of the treatment with hypochlorite in substance inversely to the rigor of the degreasing. Thus with a moderate degreasing one can use hypochlorite containing up to 4.5 to 5.0 grams of available chlorine per liter, while for a very vigorously degreased material it is necessary to use a hypochlorite solution containing 1.5 to 2.0 grams of available chlorine per liter.
As regards the preparation of the neutral hypochlorite solution, only the use of sodium bicarbonate as a buffer salt having the required characteristics has been mentioned. We did this because we prefer to use this salt because of its cheapness and general convenience. However, other substances can also be employed to adjust the liquor to the desired state of stability of substantially complete neutrality, for example metal phosphates and borates can be employed. It should also be noted that in speaking of a substantially complete neutrality one is not limited to the point of exact neutrality, but to a region between approximately one unit above and one unit below 7 on the scale of pH. More particularly, excellent results are obtained around pH = 6.5.
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It has been found that after the hypochlorite treatment and before the peroxide bleaching it is advantageous to rinse the textile products with cold water and then to acidize. This last phase is important for the treatment of flax products and has an effect in the treatment of the woody fragments remaining in the yarn after spinning and commonly called "chenevotte". The acidifier is preferably applied cold and can be of any concentration usually employed for cellulosic fibers.
A liquor containing about 0.5% HCl applied for half an hour has been found satisfactory. Sulfuric acid can be used, but it is preferable to use a hydrochloric acid acidifier when the hypochlorite bath is prepared by bleach powder. This avoids the risk of calcium sulphate remaining on the fiber due to its relatively low solubility.
After acidification, the textile products are washed thoroughly and they are then ready to be bleached in the peroxide bath containing sodium carbonate. One of the methods of preparing this bath consists in diluting a concentrated hydrogen peroxide solution, for example with a concentration of 100 volumes, to a concentration suitable for bleaching, and adding the carbonate directly to the liquor. sodium, for example 0.5 to 1% by weight.
However, the liquor is more advantageously prepared by dissolving sodium peroxide and sodium bicarbonate in cold water in substantially the proportions required by the equation:
Na202 + 2NaHCO3 = H 0 + 2Na2CO3, that is to say in the proportion by weight of 78 parts by weight of sodium peroxide to 168 parts of sodium bicarbonate. It is evident, however, that one can deviate from this -proportion by resorting to a certain degree of caustic alkalinity.
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only if it is considered advantageous. However, in processing many categories of textile products, it is preferable to avoid causticity of the liquor, and in this case a slight excess of bicarbonate can be employed.
It should be noted that when preparing a peroxide bleaching liquor of the aforementioned kind by means of a solution of sodium peroxide and sodium bicarbonate, the presence of sodium bicarbonate sometimes causes unduly rapid decomposition of the peroxide. of hydrogen, resulting in a decrease in the bleaching power. Inexperience has shown that this inadmissible decomposition generally occurs when fresh water is used for the preparation of the liquor. When hard water is employed, there is virtually no unnecessary decomposition of the peroxide in the absence of known materials which catalyze decomposition and which are usually avoided in peroxide liquors by those of general knowledge. of their behavior.
Therefore, it is preferred to employ water having a few degrees of hardness, in preparing the peroxide liquors for the purposes of the present invention. In cases where it is absolutely necessary to use soft water, an appropriate small amount of a soluble calcium or magnesium salt is added to the water to produce artificially hardened water.
The concentration of the peroxide liquor and the time and temperature of its application are susceptible to variations within wide limits. However, in practical applications, it has been found that there is little utility in increasing the concentration of the bath beyond about 1/3 of a voliana, and that excellent results are obtained by employing a liquor. obtained by dissolving 0.2 kilogram of sodium peroxide in 100 liters of water and then adding 0.43 to 0.45 kilogram of sodium bicarbonate and 0.8 kilogram of a solution of sodium silicate at 60 Tw.
Excellence
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the results obtained with a bath such as that indicated above, both from the point of view of whiteness and from the point of view of the prevention of chemical degradation of the fiber, depends to some extent on the duration and the treatment temperature. Although it has been mentioned above that it is possible to make variations in these factors, it is observed that there is a certain relationship and that certain maximum figures should not be exceeded if one is to keep the quality of the fiber. Thus, if experience shows that a fiber of a certain quality is produced with a certain combination of time and temperature, equivalent results must be expected within certain limits by employing a lower temperature for a longer time.
In practice, it is usually the most convenient to standardize the processing time and to produce any variations desired in the bleached textile material by varying the temperature. This is how taking a bath! of the composition specified above, a suitable time is found to be three hours.
For this process it is not advantageous to employ temperatures below 55 ° C. or above 75 ° C. if it is desired to maintain the quality of the textile material at a high level. By observing these limits, one is able to produce a wide range of variations in the whiteness of the textile material by varying the temperature. The ratio of liquor to textile products depends to some extent on the conditions and the textile products, but usually fifteen liters of liquor for each kilogram of textile material is found to give a good result.
When treated in the above manner, all ordinary grades of flax yarn are bleached.
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shits to a degree which is better than half-white and in many cases can reach what is called three-quarters white. If the desired whiteness is achieved, the textile material is then washed, optionally primed and dried. However, if it is desired to have more complete shades of white, it suffices to apply alternately, as necessary, one or more treatments with hypochlorite liquors and alkaline liquors. These treatments can be carried out by means of neutral solutions of hypochlorite and alkaline peroxide, and in this case they are based on general principles than those already specified above, but with less rigor.
On the other hand, in accordance with known practice, alkaline hypochlorite binders and alkaline scalds can be employed.
In the foregoing, the special characteristics of the phase combination according to the invention have been described in great detail. It has not been considered necessary to describe methods by which specific liquors can be applied to textile materials, as this will be obvious to those skilled in the treatment of textile materials.
Nor has it been thought necessary to draw attention to the elementary precautions which are well known to whiteners and to those familiar with the art of cellulosic fibers, and which are necessary to prevent damage during the treatment of cellulose. these fibers .means of acids and alkalis.
The following examples illustrate the invention without limiting it.
EXAMPLE 1.
Degrease for three hours, at about 65 C.,
256 kilograms of linen thread in 3630 liters of liquor containing 20.4 kilograms of anhydrous soda, and then washed
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the linen thread. The hanks are then transported to a circulation machine and treated for thirty minutes in a neutral hypochlorite solution at 14 ° C., in an attenuated light. For this operation 4090 liters of liquor are used initially containing 3.3 grams of available chlorine per liter and having a pH value of 6.5. The liquor is prepared by means of a charge previously employed several times in similar operations.
This used liquor already contains buffer salt and a fresh solution of bleaching powder is added to it, to make up to the desired degree the quantity of available chlorine, and a fresh solution of sodium bicarbonate to maintain the effect of the chlorine. buffer salt. The proportion of these fresh solutions is such that substantially equal weights of available chlorine and sodium bicarbonate are added. During the circulation operation the direction of rotation is changed several times; during the whole operation about 40 centimeters of each skein are immersed in the liquor and the linear speed at which the skeins rotate in the liquor is one meter eighty centimeters per minute.
At the end of the operation, the hypochlorite liquor is rapidly evacuated and the wire is immediately rinsed with cold water three times renewed, in the same machine. Then it is removed from the machine, acidified for half an hour in cold 0.5% hydrochloric acid and washed.
A peroxide bleaching bath is prepared by dissolving in 3180 liters of water 8.2 kilograms of sodium peroxide and 17.7 kilograms of sodium bicarbonate, then adding 18 liters of sodium silicate solution at 84 Tw. The wire is introduced into this bath at about 3500. and the temperature is then raised over half an hour to 65 C. After the following two and a half hours during which continues
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at the same temperature., the liquor is allowed to flow, the wire is washed thoroughly in water and dried. The dried yarn is a very good demi-white and has a solubility index of 3.5.
EXAMPLE 2.
For this example, the used liquor is recovered from a peroxide bleaching phase such as that described in the previous example and 18 kilograms of anhydrous soda are added to the 3630 liters. The proportion of residual peroxide in the waste liquor is 0.4 grams of H2O2 per liter.
250 kilograms of 12-meter flax yarn are degreased in this liquor for two and a half hours at 65 C., then the yarn is washed thoroughly. The wire is transported to a circulating machine and treated for 30 minutes, at 15 ° C., in a neutral hypochlorite solution prepared as in Example 1, but containing 2.5 grams of available chlorine per liter.
The wire is then rinsed three times in cold water, removed from the asple, acidified in 0.5% HCl and washed well with cold water.
After washing, the yarn is treated in a peroxide bleaching bath of the same composition as that of Example 1 and in the same manner, then it is washed well again.
The wire is then immersed in a neutral hypochlorite liquor containing 0.4 grams of available chlorine per liter and prepared in the same manner as above. This treatment is carried out at 15 ° C. for 30 minutes, after which the thread is rinsed.
Another peroxide bleaching is then carried out at the same temperature and for the same duration, but in a weaker solution, containing in 3630 liters only 4 kilograms of peroxide, 9 kilograms of sodium bicarbonate and 18 liters of silicate solution. sodium at 84 Tw. with
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an addition of 11.2 kilograms of anhydrous soda. After extensive washing, the wire is retreated in neutral hypochlorite containing 0.3 grams of available chlorine per liter, and finally washed and dried.
The color of the yarn is a full four-quarter white and its solubility index is 3.3.
In the above examples, the process according to the invention was applied to flax because of the relatively considerable importance of this cellulosic material in the textile industry. However, it will be understood that the invention is not limited thereto and that its principles are directly applicable to other bast fibers, such as hemp, without notable modifications.
CLAIMS.
1.- Process for bleaching cellulosic textile materials by treating them with a hypochlorite solution maintained in a zone of substantially neutral pH, and then with an alkaline solution and an oxidizing bleach , characterized in that the phase of treatment with an alkaline solution and an oxidizing agent consists in treating the cellulosic material with a solution containing hydrogen peroxide and sodium carbonate.