Procédé perfectionné de teinture des substrats plats volumineux de polyamide par des colorants anioniques.
La présente invention concerne un procédé pour teindre un substrat de polyamide de forme plane, volumineux, par des colorants anioniques, en particulier un procédé de teinture utilisant la méthode de foulardage-enroulage à froid.
Le procédé de teinture par foulardage-enroulage à froid est particulièrement intéressant pour teindre les substrats volumineux d'une grande surface continue, par exemple les tapis. Non seulement les économies d'énergie sont considérables, mais l'aspect des articles est conservé, en particulier lorsque le substrat est sensible à la déformation. Cependant l'égalité (unisson) des colorations résultantes est souvent insuffisante.
On a maintenant trouvé selon l'invention que l'on peut obtenir une égalité améliorée lorsque le pH initial du bain de teinture est choisi dans une gamme dépendant de l'affinité du substrat pour les colorants et du poids moléculaire des colorants de manière à donner un épuisement linéaire du bain de teinture pendant tout le procédé de teinture.
En conséquence, l'invention propose un procédé pour teindre un substrat de polyamide de forme plane, volumineux, avec des colorants anioniques, dans lequel le substrat est traité avec un bain de teinture exempt d'agent épaississant, gonflant ou moussant, à un rapport de bain inférieur à 10 : 1, on l'enroule et on le fait tourner à 20-60[deg.]C pour effectuer la fixation des colorants, procédé qui comprend l'étape de choix du pH initial du bain de teinture dans une gamme dépendant de l'affinité du substrat pour les colorants anioniques et du poids moléculaire des colorants anioniques de manière à donner un épuisement sensiblement linéaire du bain de teinture.
Les substrats de polyamides appropriés sont ceux consistant en ou contenant des polyamides synthétiques. Par "polyamides synthétiques", on entend également les polyamides différentiels ainsi que les fibres dites "fibres de polyamide antisalissure de la 3e ou de la 4e génération", par exemple les fibres de polyamides synthétiques revêtues de polymères d'hydrocarbures fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène. Les substrats de forme plane volumineux sont de préférence des tapis, par exemple, des tapis tissés, tufted, à poil ou à poil bouclé..
Selon l'invention, le pH du bain de teinture est réglé à une valeur dépendant de l'affinité du substrat de polyamide pour le colorant. Les polyamides synthétiques sont divisés en trois classes d'après leur affinité pour les colorants anioniques :
- fibres de polyamide du groupe 1 ayant une affinité élevée pour les colorants anioniques
- fibres de polyamide du groupe 2 ayant une affinité moyenne pour les colorants anioniques
- fibres de polyamide du groupe 3 possédant une faible affinité pour les colorants anioniques.
L'affinité du substrat de polyamide pour les colorants anioniques peut être vérifiée selon la méthode suivante.
On introduit 1 000 parties du substrat de polyamide
à essayer dans 40 000 parties d'eau désionisée contenant 8 parties du colorant Jaune Acide CI 19 du commerce , 6 parties du colorant Bleu Acide CI 40 du commerce et une quantité suffisante d'un tampon pour régler le pH à 8. Le substrat est teint pendant 30 minutes à une température de 90 à 100[deg.]C et ensuite rincé.
Le pH du bain de teinture est ajusté à 8+0,1 à la température ambiante avec un tampon consistant en 1000 parties d'eau désionisée, 5,55 parties d'hydrogénophosphate dissodique et
<EMI ID=1.1>
Dans ces conditions de teinture, seul le colorant
Bleu Acide CI 40 possède de l'affinité pour les fibres de polyamide du groupe 3 tandis que le colorant Jaune Acide CI 19 ne s'accumule pas sur les fibres de polyamide du groupe 3. Ainsi donc, après la teinture selon la méthode indiquée ci-dessus les fibres de polyamide du groupe 1 sont teintes dans une nuance verte d'une profondeur normalisée de 1/2 et les fibres de polyamide du groupe 3 dans une teinte bleue d'une profondeur normalisée de 1/2. Les fibres de polyamide teintes dans une nuance bleue verdâtre ou vert bleuâtre appartiennent au groupe 2. Les nuances bleue et verte obtenues
sur le polyamide dont on étudie l'affinité peuvent être déterminées soit spectrophotométriquement, soit par comparaison avec des teintures normalisées.
Des exemples de fibres de polyamide du commerce qui peuvent être classées selon leur affinité pour les colorants anioniques dans les groupes 1 à 3 sont, par exemple, les suivantes
pour les fibres du groupe 1 : polyamide 6 normal "apte à la teinture
normale" comme le "Nylon 6" polyamide"847'(société Du Pont de Nemours) "apte à la teinture profonde" pour les fibres du groupe 2 : "Perlon" (société Enka des Pays-Bas)
"apte à la teinture normale"
pour les fibres du groupe 3 : polyamide'$46'(société Du Pont de
Nemours) "apte à la teinture normale" Les colorants anioniques qui sont utilisés dans le procédé de l'invention sont choisis selon leur poids moléculaire
et l'affinité du substrat. Les colorants anioniques préférés sont les colorants acides contenant un ou deux groupes hydrosolubilisants, en particulier un ou deux groupes sulfo. On préfère en particulier le choix de colorants suivant :
fibres de polyamide du groupe 1 : colorants acides mono- et disulfoniques et complexes métalliques ayant un poids moléculaire de 400 à 1200;
fibres de polyamide du groupe 2 : colorants acides mono- et disulfoniques ayant un poids moléculaire de 400 à 800; et fibres de polyamide du groupe 3 : colorants acides mono- et disulfoniques ayant un poids moléculaire de 400 à 650.
Ces colorants sont connus d'après le Colour Index.
De préférence, les colorants appropriés pour teindre les fibres
de polyamide du groupe 1 ont un poids moléculaire de 400 à 1000.
Les colorants complexes métalliques préférés sont les complexes
1 : 2 de chrome ou de cobalt de colorants azoïques ou azométhiniques, en particulier de colorants monoazoïques ou azométhiniques.
Selon l'invention, le pH du bain de teinture est
réglé à une valeur comprise dans une gamme dépendant des deux paramètres définis ci-dessus, c'est-à-dire l'affinité du substrat pour les colorants anioniques et le poids moléculaire des colorants.
Les gammes de pH suivantes sont particulièrement avantageuses.
<EMI ID=2.1>
Lorsque le substrat comprend un mélange de deux
ou trois des fibres des groupes indiqués ci-dessus, le pH du bain de teinture est réglé à une valeur moyenne. Dans le cas où le substrat de polyamide à teindre comprend un mélange de fibres
des groupes 1 et 2, le pH du bain de teinture est réglé de préférence à une'valeur 7 à 7,5. Lorsque l'on doit teindre un mélange de fibres des groupes 2 et 3, le pH du bain de teinture est de préférence réglé à une valeur de 5 à 5,5. Dans le cas où le substrat comprend un mélange de fibres des groupes 1 et 3 ou 1,
2 et 3 le pH du bain de teinture est de préférence réglé à 6-6,5.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, lorsque l'on désire une teinture trichrome d'articles unis, on utilise des colorants acides mono- ou di-sulfoniques,de préférence monosulfoniques, ayant des poids moléculaires dans la gamme de 400-650 et différant l'un de l'autre de.100 unités au plus. D'autres colorants trichromes préférés sont ceux ayant une accumulation neutre de 80 à 90% en poids e t une portion ne migrant pas
<EMI ID=3.1>
' Le bain de teinture est réglé à la valeur de pH choisie avant son application sur le substrat. Le réglage du pH peut être effectué selon des méthodes connues, par exemple, avec un agent alcalin ou un acide tel que carbonate de sodium ou un acide inorganique ou organique, par exemple, acide acétique, selon les conditions de pH désirées. La teinture est effectuée en l'absence d'agent cédant un acide ou une base.
Le bain de teinture peut être appliqué sur le substrat selon les méthodes connues, par exemple, par immersion, arrosage ou pulvérisation, de préférence par arrosage. Le foulardage n'est pas préféré.
Dans le procédé de l'invention,le rapport de bain est de préférence compris dans la gamme de 1 : 1 à 5 : 1, en particulier de 1,5 : 1 à 3 : 1. Outre les colorants et le composé acide ou alcalin, le bain de teinture peut contenir d'autres auxiliaires de teinture, par exemple un agent mouillant ou un agent d'unisson à la condition que ces composés ne soient pas un agent moussant, épaississant ou gonflant et n'augmentent pas la viscosité du bain de teinture.
En l'absence d'agent épaississant ou d'auxiliaires ayant des propriétés d'épaississement, le bain de teinture s'écoule pendant la rotation du substrat. Le transport du bain de teinture est assuré par la quantité de bain présente, la faible viscosité du bain aqueux non épaississant et 1 a vitesse de rotation du substrat. En raison de sa faible viscosité, le bain de teinture tend à s'accumuler dans un faible volume régulièrement renouvelé
à la partie inférieure du cylindre. Cette accumulation partielle reste constante en volume mais sa concentration en colorant diminue au cours du temps. Les conditions de rotation du substrat enroulé restent de préférence identiques pendant toute la période de rota-
<EMI ID=4.1>
La rotation du substrat enroulé peut se faire autour d'un axe longitudinal quelconque, de préférence autour de l'axe du rouleau du substrat qui est lui-même dans la phase horizontale ou sensiblement horizontale. La vitesse de rotation est de 1,5 à
4 tr/minute de manière à éviter une force centrifuge excessive,
de préférence de 3 tr/minute. L'écoulement du bain de teinture dans le substrat en rotation assure, une distribution optimale du bain de teinture. Avant d'enrouler le substrat, il est recommandé de l'envelopper dans une feuille de matière plastique pour éviter la sécheresse.
Selon l'invention, l'épuisement linéaire du bain de teinture est sensiblement obtenu lorsque la valeur de pH du bain de teinture est choisie comme on l'a indiqué. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, un autre paramètre peut être choisi en conséquence. On a trouvé que la durée de rotation nécessaire pour obtenir une fixation notable des colorants peut être évaluée de la manière suivante :
<EMI ID=5.1>
dans laquelle V = durée de rotation en heures
F = groupe de fibres de polyamide ou valeur moyenne
dans le cas d'un mélange
M = poids moléculaire du colorant anionique ou poids
poids moléculaire moyen dans le cas d'un mélange de colorants anioniques
D = quantité totale de colorant en % en poids,par
rapport au poids du substrat.
De préférence,les paramètres de l'équation ci-dessus sont choisis dans les gammes indiquées de manière à obtenir un épuisement linéaire du bain de teinture pour une durée de rotation, c'est-à-dire la durée de fixation, de 12 à 24 heures. Une température préférée pour la rotation est de 20 à 40[deg.]C.
Après la fixation des colorants, le substrat peut
Être séché de manière classique ou, si on le désire, débarrassé
de la liqueur résiduelle éventuelle par lavage ou hydro-extraction. Généralement, il suffit de pulvériser sur le substrat une faible quantité d'eau et ensuite de sécher.
Selon un aspect préféré de l'invention, le substrat teint est soumis après fixation des colorants et avant l'étape de séchage à un post-traitement par la vapeur saturante à 98-105[deg.]C pendant 30 à 300 secondes. Ce post-traitement des teintures peut être effectué avant ou après l'étape de lavage, si celle-ci est effectuée. Le post-traitement est particulièrement recommandé lorsque le substrat comprend des fibres de polyamide synthétique
de groupe 3.
Si on le désire, le volume du substrat peut être amélioré par traitement du substrat avant teinture par de la vapeur saturante à 98-105[deg.]C pendant 30 à 300 secondes.
Le procédé de teinture de l'invention présente tous les avantages de la teinture d'un substrat volumineux de forme plane avec un faible rapport de bain par le procédé de foulardage-enroulage à froid. Il est d'un intérêt particulier que, par le choix spécifique du pH du bain de teinture en rapport avec le poids moléculaire des colorants et la durée de fixation, on puisse obtenir des teintures ayant un degré d'unisson élevé et de bonnes propriétés de solidité sur les divers groupes de fibres de polyamides et leurs mélanges. Lorsque l'on teint des polyamides différentiels, des colorants dispersés ou basiques peuvent être appliqués simultanément avec
les colorants acides selon l'invention. Le procédé de l'invention conduit sur des polyamides différentiels à un bon contraste
des nuances. En outre, le procédé permet des économies de temps considérables, puisque la durée de fixation peut être calculée. Les conditions de teinture selon l'invention utilisées pour les colorants acides disulfoniques ayant un poids moléculaire élevé et les colorants complexes métalliques donnent des teintures ayant de bonnes propriétés, tandis que ces colorants étaient difficilement utilisés dans les procédés de foulardage-enroulage à froid connus jusqu'à présent. On peut également utiliser des mélanges de colorants acides monosulfoniques et disulfoniques. En outre, des effets multicolores intéressants peuvent être obtenus lorsque le procédé de l'invention est utilisé pour le piétage d'un substrat qui a été localement teint, imprimé ou réservé (y compris la fixation de
ces teintures ou impressions locales).
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, les parties et pourcentages s'entendent en poids.
Exemple 1
On arrose un tapis de velours uni consistant en
fibres de polyamide 6 du groupe 1 et ayant un encollage synthétique avec un bain aqueux réglé à pH 10 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=6.1>
à un rapport de 250 % (par rapport au poids du tapis sec). On enroule ensuite le tapis, on l'enveloppe dans une feuille de matière plastique et on le fait tourner à la température ambiante pendant 16 heures à 3 tr/minute. Pendant cette durée, on obtient un épuisement sensiblement linéaire. Après rinçage et séchage, on obtient un tapis teint uniformément en beige.
Exemple 2
On arrose un tapis de velours de fibres de polyamide 6 du groupe 3 ayant un encollage synthétique et préalablement prétraité par la vapeur saturante pendant 50 secondes avec un bain aqueux réglé à pH 4,8 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
poids du tapis sec.
On enroule ensuite le tapis, on l'enveloppe dans
une feuille de matière plastique et on le fait tourner à la température ambiante pendant 24 heures à 3 tr/min, durée pendant laquelle on obtient un épuisement sensiblement linéaire du bain de teinture.
Après lavage et séchage, le tapis résultant est uniformément teint dans une nuance brune ayant de bonnes propriétés de solidité.
Exemple 3
Un tapis de velours en fibres de polyamide 6 du groupe 2 ayant un encollage synthétique est traité comme décrit
à l'exemple 1 avec un bain de teinture contenant les mêmes colorants et additif, mais réglé à pH 7. On fait tourner le tapis enroulé pendant 22 heures.
Exemple 4
Un tapis de velours en fibres de polyamide 6 du groupe 2 ayant un encollage synthétique est traité comme décrit
à l'exemple 1 avec un bain de teinture contenant les colorants et
<EMI ID=9.1>
totale de colorants étant dé 2 % en poids. La durée de fixation est de 22 heures.
Exemple 5
On arrose un tapis à poil bouclé comprenant des fibres de polyamide 6,6 du groupe 3 et des fibres aptes à la teinture basique et ayant un encollage synthétique avec un bain aqueux réglé
à pH 4,7 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=10.1>
Avant le traitement par le bain de teinture, le tapis a été traité par la vapeur saturante pendant 50 secondes.
L'absorption du bain est de 210 % par rapport au poids du tapis. On enroule ensuite le tapis et on le traite comme décrit à l'exemple 2. On obtient après 24 heures un tapis teint uniformément ayant un contraste vert/orange.
Exemple 6
On arrose un tapis à poil bouclé comprenant des fibres de polyamide 6 des groupes 2 et 3 et des fibres aptes à la teinture basique et ayant un encollage synthétique avec un bain aqueux réglé à pH 5 et contenant pour 1000 parties
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1>
Le tapis est traité comme à l'exemple 2 sauf qu'on le fait tourner pendant 24 heures.
On obtient un tapis uniformément teint en brun-doré ayant un très bon contraste.
Exemple 7
On arrose un tapis à poil bouclé en fibres de polyamide 6,6 du groupe 3 ayant un encollage synthétique avec un bain aqueux réglé à pH 4,5 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=14.1>
L'absorption du bain est de 210 % par rapport au poids du tapis.
On enroule ensuite le tapis et on le fait tourner pendant 22 heures à 3 tr/minute. Ensuite,on chauffe le tapis par la vapeur saturante pendant une durée de 30 à 300 secondes, on lave et on sèche. On obtient un tapis uniformément teint ayant de bonnes propriétés de solidité.
Exemple 8
On arrose un tapis en fibres de polyamide 6 du groupe 1 avec un bain aqueux réglé à pH 5 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
avec une absorption du bain de 250 %. Les colorants utilisés consistent en colorants complexes métalliques.
On enroule ensuite le tapis et on le fait tourner pendant 19 heures à la température ambiante à 3 tr/minute. Après lavage et séchage, on obtient un tapis teint uniformément dans une nuance brune ayant de bonnes propriétés de solidité.
Exemple 9
On arrose un non tissé en fibres de polyamide 6,6
du groupe 3 avec un bain aqueux réglé à pH 3 et contenant pour
1 000 parties
<EMI ID=17.1>
L'absorption de bain est de 100 % par rapport au poids du substrat non tissé.
On enroule ensuite le substrat, on l'enveloppe dans une feuille de matière plastique et on fait tourner pendant 25 heures à 3 tr/minute. On traite ensuite le substrat par la vapeur saturante pendant 30-300 secondes, on lave et on sèche.
On obtient un non tissé de polyamide 6.6 uniformément teint dans une nuance bleue.
Exemple 10
On arrose un tapis de polyamide 6.6 contenant des fibres du groupe 3 avec un bain aqueux réglé à pH 3 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
soumis à une étape de teinture ou d'impression locale avec un agent de réserve réactif vis-à-vis des fibres, un agent tannant synthétique ou un colorant acide ayant de mauvaises propriétés de migration, suivie d'un traitement de fixation.
On enroule ensuite le tapis, on l'enveloppe dans une feuille de matière plastique et on le fait tourner pendant 19 heures à la température ambiante à une vitesse de 3 tr/minute.
On obtient un t apis ayant un piétage dans une nuance brune uniforme et comprenant des effets locaux de réserve blancs
ou multicolores aux contours nets.
Exemple 11
Un tapis de polyamide 6.6 comprenant des fibres aptes à la teinture basique et des fibres du groupe 3 revêtues de polymères d'hydrocarbure fluoré est pulvérisé, après un traitement par la vapeur saturante pendant 50 secondes, puis par 40 % d'eau froide, avec un bain aqueux ré glé à pH 4,7 et contenant pour 1 000 parties les mêmes ingrédients et colorants que décrits à l'exemple 5. L'absorption de bain est de 210 % par rapport au poids du tapis.
On enroule ensuite le tapis et on le traite selon l'exemple 2.
On obtient un tapis uniformément teint ayant un bon contraste vert/orange.
Exemple 12
On arrose un tapis de velours tissé ayant un encollage de polypropylène et contenant des fibres de polyamide 6 du groupe 1 et des fibres aptes à la teinture basique avec un bain aqueux réglé
à pH 9 et contenant pour 1 000 parties
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
L'absorption du bain est de 200 % par rapport au poids du substrat.
On enroule ensuite le tapis et on le fait tourner à la température ambiante pendant 15 heures à une vitesse de 3 tr/minute. Après lavage et séchage le tapis résultant est uniformément teint dans une nuance de beige-doré.
Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art peut y apporter diverses modifications et divers changements sans toutefois s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour teindre un substrat de polyamide de forme plane, volumineux, avec des colorants anioniques, dans lequel le substrat est traité avec un bain de teinture exempt d'agent épaississant, gonflant ou moussant, à un rapport de bain inférieur à 10 : 1, on l'enroule et on le fait tourner à 20-60[deg.]C pour effectuer la fixation des colorants, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de choix du pH initial du bain
de teinture dans une gamme dépendant de l'affinité du substrat
pour les colorants anioniques et du poids moléculaire des colorants anioniques, de manière à donner un épuisement sensiblement linéaire du bain de teinture.