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PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE DERIVES CELLULOSIQUES THERMOPLASTIQUES
PLASTIFIES.
La présente invention est relative à la production de dérivés cellulosiques thermoplastiques plastifiés.
Il est de pratique courante d'incorporer des plastifiants à des dérivés cellulosiques thermoplastiques sous forme fibreuse ou autre, afin d'améliorer leurs propriétés de fluidité plastique ou d'abaisser la tempéra- ture, à laquelle ils deviennet plastiques ou fondent, ou encore d'augmenter l'intervalle entre le point de ramollissement ou de fusion du dérivé cellulo- sique et le point de décomposition de celui-ci, en vue de produire des poudres à mouler ou des fibres thermoplastiques.
Jusqu'à présent il était ordinairement nécessaire d'incorporer des plastifiants en les introduisant dans la solution de filage, ou par traitement du dérivé cellulosique à l'aide d'une solution du plastifiant dans un solvant organique, si le dérivé cellulosique thermoplastique se présentait sous forme fibreuse, ou encore par un procédé impliquant un travail mécanique, si le dérivé cellulosique thermoplastique se présentait sous forme de poudre. On a également proposé de traiter l'acétate cellulosique, sous forme fibreuse, à l'aide d'une dispersion aqueuse d'un plastifiant, en utilisant un agent de dis- persion, tel que l'huile pour rouge turc, mais ce procédé impliquait des pré- cautions spéciales, pour contrôler la quantité de plastifiant absorbé par la fibre.
Suivant l'invention, un dérivé cellulosique thermoplastique plas- tifié est produit par traitement du dérivé cellulosique solide à l'aide d'une dispersion aqueuse d'un plastifiant, en présence d'un agent à activité super- ficielle cationique. Par application d'un tel procédé, on constate.qu'il se produit une absorption sensiblement complète du plastifiant par le dérivé cel- lulosique, dans une large gamme de concentrations de la dispersion et dans une large gamme de rapports de la liqueur au dérivé cellulosique. De plus, lors- qu'on traite le dérivé cellulosique en mélange avec d'autres matières, l'ab- sorption du plastifiant par le dérivé cellulosique est hautement sélective.
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Le dérivé cellulosique peut être traité sous forme de fibres ou de filaments (y compris les monofils), qui ont été produits par filage à sec, filage en bain ou extrusion, ou par précipitation ou coagulation. Les fibres ou filaments subissant le traitement peuvent être détendus ou filés en fils ou sous forme d'étoffes, toiles., feutres ou tissus textiles composés de tels fils.
Le dérivé cellulosique peut être traité sous forme de fils, toiles étoffes,feutres ou tissus, dont un constituant est un dérivé cellulosique thermoplastique et dont le ou les autres constituants est ou sont à caractè- re non-thermoplastique, comme la cellulose, ou à caractère thermoplastique, sans être un ou des dérivés cellulosiques.,
Lors du traitement d'un tissu à constituants mélangés, la sélec- tivité de l'absorption constitue un avantage importante car le produit résul- tant du traitement est un tissu, une toile ou un produit analogue, comportant un constituant, à savoir un dérivé cellulosique thermoplastique, qui renferme un plastifiant, et un ou plusieurs autres constituants, auxquels on ne désire pas incorporer le plastifiant.
Un tel tissu ou une telle étoffe mixte peut, après traitement par le procédé selon l'invention, être soumis à Inaction de chaleur et de pression, de façon à rendre le çonstituant plastifié collant et à réunir ou à faire adhérer ainsi les fils où fibres non plastifiés,ou en vue de la production d'effets décoratifs, par exemple, par estampage à chaud ou gaufrageo
L'invention n'est, toutefois. pas limitée au traitement de dérivés cellulosiques fibreux et peut aussi être appliquée aux traitements de flocons ou analogues, obtenus par précipitation ou coagulation.
Les flocons ou analo- gues sont, de préférence, produits dans des conditions de précipitation ou de coagulation telles et un broyage subséquent de ces flocons ou analogues est réglé de manière telle que les flocons en question passent, lorsqu'ils sont secs, à travers un tamis standard britannique de 1/4 de pouce. Il est cepen- dant souhaitable de soumettre ces flocons au traitement plastifiant, avant de les avoir séchés et, de préférence, pendant qu'ils sont encore à l'état gonflé, , moins qu'ils soient poreuxo Il est également possible d'appliquer le procé- dé suivant l'invention pour traiter un dérivé cellulosique à l'état de poudre, obtenue soit par précipitation ou coagulation soit par broyage des flocons sus- mentionnés.
La poudre en question peut, sans inconvénient, être séchée avant d'être soumise au traitement.
Linvention est applicable au traitement d'esters cellulosiques, tels que, par exemple, les acétates de cellulose à teneur variable en acétyle (jusqu'au- triacétate) ou d'autres esters similaires, comme le propionate de cellulose, et d'esters mixtes, tels que l'acétobutyrate de cellulose.
Les éthers cellulosiques solubles dans les solvants organique%, tels que la méthyl- cellulose et l'éthylcellulose, peuvent aussi être traités par le procédé sui- vant l'invention, mais ces éthers sont les plus utiles pour la production de poudres à mouler et ne sont pas communément employés sous forme de fibreso
Les plastifiants utilisés doivent, de préférence, être des sol- vants-plastifiants ou des mélanges contenant une certaine proportion de sol- vant- plastifiant.
Pour l'acétate de cellulose, on peut, par exemple, em- ployer, comme plastifiants, du phtalate de diméthyle, un mélange d'ortho- et de para-toluène-éthyl-sulfonamide, du phosphate de,triphényle, du phtalate d'éthyle, du méthyl-phtalyl-glycolate d'éthyle ou des mélanges de ces plasti- fiants. La quantité de plastifiant incorporé variera selon le degré de compa- tibilité entresce plastifiant et l'ester et selon le degré de-plasticité requis,.
mais, en général, cette quantité de plastifiant sera comprise entre 30 et 150% du poids de l'ester cellulosique. Pour le butyrate de cellulose, on peut em- ployer comme plastifiants, du sébacate de dibutyle, de l'adipate de bis-2-éthyl- hexyle et du phtalate de diéthyleo Pour les éthers cellulosiques, les plasti- fiants,pouvant être employés, sont le phtalate de dioctyle, le phtalate de diamyle, le stéarate de butyle, le ricinoléate de méthyle, le phtalate de dié- thoxy-éthyle, le méthyl-phtalyl-glycolate d'éthyle ou d'autres plastifiants connus pour les éthers cellulosiques.
Il est bien entendu que ces plastifiants sont simplement mentionnés à titre d'exemples, l'invention ne concernant pas les plastifiants eux-mêmes, qui sont bien connus, mais le procédé d'incorpora- tion de ces plastifiants à des dérivés cellulosiques thermo-plastiques.
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Les agents à activité superficielle cationiques peuvent, par exem- ple, être des sels contenant un atome d'azote quaternaire ou un atome équiva- lent, tels que des halogénures d'alcoyl (longue chaîne) pyridinium et certains composés de phosphonium, ou des sels à base d'amines primaires, secondaires ou tertiaires, un exemple de ces derniers sels étant le composé obtenu par acy- lation d'une dialcoyl-éthylène diamine asymétrique à l'aide d'un chlorure d'a- cide gras, le produit de cette réaction étant employé sous forme de son chlo- rhydrate. D'autres agents cationiques peuvent également être employés, la pro- priété caractéristique requise étant leur aptitude à produire une dispersion aqueuse, chargée positivement, du plastifiant.
Généralement, la quantité d'a- gent cationique % activité superficielle est faible, mais peut varier dans une large mesure et être comprise, par exemple, entre 0,25 et 10,0 % du poids du plastifiant présent.
Les exemples suivants illustreront davantage l'invention.
Exemple 1 ., -----------
Une dispersion aqueuse à 65 % de phtalate de diméthyle est préparée, en employant du bromure de cétyl pyridinium, comme agent dispersant. Cette dispersion est diluée jusqu'à obtention d'un bain contenant 2,6 gr. de phtalate de diméthyle, 0,2 gr. de l'agent cationique à activité superficielle, et 97,2 cc d'eau. Dans ce bain, on immerge 6,5 gr. de fibres d'acétate de cellulose, sous forme de brins découpés. L'opération est effectuée à une température de 50 C et les fibres sont quelque peu agitées pendant leur immersion et sont retirées du bain, lorsque la solution constituant celui-ci s'est clarifiée, ce qui in- dique que le bain est épuisé. Les fibres retirées du bain sont séchées.
On constate que le produit obtenu est uniformément plastifié et. que la liqueur résiduelle du bain ne contient plus que des traces de plastifiant.'
Exemple 2 .
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Une émulsion à 65 % de plastifiant, constituée par un mélange d'or- tho- et de para-toluène-éthyl- sulfonamides est préparée, en employant, comme agent de dispersion, 1% du composé à activité superficielle cationique, obtenu, en acylant une dialcoyl-éthylène diamine asymétrique au'moyen de chlorure d'a.ci- de oléique et en transformant le produit de cette réaction en chlorhydrate.
Ce chlorhydrate semble présenter la formule suivante : R. CONHC2H4 N (C2H5)2 H Cl dans laquelle R désigne le radical oléyle.
Une étoffe,constituée de fibres en soie d'acétate de cellulose et de fibres en soie de cellulose régénérée, formée sur une carde à coton, est immergée dans un bain préparé à l'aide de l'émulsion décrite ci-dessus et con- tenant 6 gr. de plastifiant par litre. Le traitement est effectué de façon que les rapports entre les fibres et le bain soient tels qu'on dispose de 30 % de plastifiant par rapport à la teneur en acétate de cellulose de l'étoffe.
Celle-ci est immergée dans le bain à une température de 35 C et l'épuisement de ce bain est rapidement complète. Après exprimage de la liqueur aqueuse ré- siduelle de l'étoffe retirée du bain, les fibres de celle-ci peuvent être réu- nies par application de chaleur et de pression, avec ou sans séchage préalable.
Le traitement décrit ci-avant peut être exécuté de manière continue, en alimen- tant le bain en émulsion concentrée et en faisant passer l'étoffe, de manière continue, à travers ce bain, l'alimentation étant réglée en fonction de la vi- tesse de passage de l'étoffe.
Exemple 3 .
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Un tissu, obtenu en tissant 35% de fils d'acétate de cellulose avec 65 % de fils de coton, est immergé dans un bain contenant une dispersion aqueu- se de méthyl-phtalyl-glycolate d'éthyle, obtenue avec l'aide de chlorure de lauryl pyridinium, comme agent de dispersion, la quantité de ce dernier agent étant de 0,5 % du poids du plastifiant. La concentration en plastifiant est
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réglée de façon qu'on dispose de 50 % de plastifiant par rapport au poids de l'acétate de cellulose contenu dans le tissu. Le traitement de ce tissu s'ef- fectue à température ambiante ou au voisinage de cette température et l'épui- sement du bain est rapidement sensiblement complet. Le tissu ainsi produit peut être utilisé pour la production d'un tissu uni ou être gaufré.
D'autres motifs similaires peuvent également être appliqués audit tissu par traitement à chaud sous pression.
Exemple 4.
On prépare un bain, contenant 3 gr. d'un plastifiant tel que le phtalate de diméthyle, 0,05 gro de bromure decétyl pyridinium, à titre d'agent cationique à activité superficielle, et 97 cm d'eau. Une certaine quantité de flocons d'acétate de cellulose secondaire est précipitée à 45 C dans une so- ,lution dacétylation, contenant de l'acide acétique comme solvant et de l'aci- de sulfurique comme catalyseur, et lavée jusqu'à être exempte de catalyseur et d'acide acétique. L'équivalent de 7 gr. d'acétate de cellulose sec est immergé, sans aucun séchage préalable, dans le bain de plastifiant mentionné ci-dessus, en élevant graduellement la température dudit bain jusqu'à 90 C.
Le traitement se poursuit jusqu'à ce que le plastifiant soit sensiblement com- plètement extrait du bain. La matière cellulosique extraite du bain est égout- tée et séchée. Elle se présente sous forme de flocons uniformément plastifiés, qui peuvent être utilisées comme poudre à mouler, ou être dissous dans un sol- vant et être filés de manière à obtenir des fils, qui sont tissés en un tissu convenant pour être laminé, ou encore être mélangés à des fils de cellulose ou d'une autre manière non-thermo-plastique, de manière à former une étoffe ou un tissu, dans lequel les composants non thermoplastiques peuvent être liés ou réunis, en chauffant le tissu sous pression à une température excédant le point où le composant thermoplastique plastifié est collant.
Exemple 5.
On prépare une émulsion aqueuse contenant 65 % en poids de phtala- te de diéthyle et 1 % d'agent cationique à activité superficielle, tel que celui mentionné dans l'exemple 2. L'émulsion en question est diluée, de façon que 500 cc de liqueur contiennent 3 gr. de plastifiant, 7 gr. d'acétobutyrate de cellulose commercial sec, sous forme de flocons poreux, sont immergés dans ce bain,qui est maintenu à 75 C jusqu'à épuisement du plastifiant. Les flo- cons retirés du bain sont séchés et broyés,de façon à pouvoir être utilisés, de manière appropriée, comme poudre à mouler.
Exemple 6.
On prépare une émulsion aqueuse, contenant 3 gr. de phtalate de dioctyle, 0,1 gr. d'agent cationique, tel que celui mentionné dans l'exemple 2, et 400 cc d'eau, 7 gr. d'éthylcellulose en poudre sèche à teneur en éthoxy de 47 % (passant au tamis standard britannique n 20) sont immergés dans la liqueur précitée, à une température de 80 C, pendant 30 minutes. Après enlè- vement de la matière hors du bain, cette matière plastifiée est séchée et peut être utilisée comme poudre à mouler.
Dans le traitement selon l'invention, des colorants peuvent être dispersés dans le bain de plastifiant.
La description et les exemples précédents montrent que le procé- dé suivant l'invention constitue un moyen convenable pour incorporer des plas- tifiants, en quantité prédéterminée., à des dérivés cellulosiques thermoplasti- ques, à l'état solide et affectant n'importe quelle forme. Le procédé suivant l'invention fournit également un moyen particulièrement avantageux pour incor- porer des plastifiants à des dérivés cellulosiques thermoplastiques solides, non plastifiés ou insuffisamment plastifiés, et permet aux acheteurs de fibres de fils ou de tissus constitués de dérivés cellulosiques thermoplastiques ou en contenant,d'incorporer à ces fibres, fils ou tissus une proportion prédé- terminée ou une proportion additionnelle de plastifiant, de façon à les modi- fier.
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Les agents à activité superficielle cationiques, mentionnés dans les exemples précédents, peuvent être obtenus dans le commerce. Ainsi, le bromure de cétyl-pyridinium est vendu sous le nom de "Fixanol C", tandis que l'agent cationique mentionné dans l'exemple 2 est vendu sous le nom de "Sapa- mi ne KW".
REVENDICATIONS.
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1. Procédé pour la production d'un dérivé cellulosique thermoplas- tique plastifié, dans lequel procédé le dérivé cellulosique à l'état solide est traité à l'aide d'une dispersion aqueuse d'un plastifiant, en présence d'un - agent à activité superficielle cationique.