CA2057136A1

CA2057136A1 - Procede pour adoucir et rendre hydrophile une matiere textile dans lequel on utilise une composition comprenant un polyorganosiloxane

Info

Publication number: CA2057136A1
Application number: CA002057136A
Authority: CA
Inventors: Edith Canivenc
Original assignee: Individual
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1990-12-06
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1992-06-07
Also published as: BR9105281A; GR3017752T3; JPH04289276A; IL100246A0; ES2076494T3; DE69112408T2; FR2670221B1; ATE126845T1; EP0546231A1; EP0546231B1; US5277968A; IL100246A; FR2670221A1; DE69112408D1; DK0546231T3

Abstract

Procédé de conditionnement de matières textiles, notamment pour leur donner un toucher agréable et une bonne hydrophilie, caractérisé en ce que les matières textiles sont mises en contact avec une composition comprenant un polydiorganosiloxane ayant par mole au moins deux motifs de formule générale: dans laquelle: - X est choisi parmi les radicaux: R' représentant un groupement alkylène en C2 à C8, linéaire ou ramifié; R" représentant un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle en C1 à C6; les radicaux R, identiques ou différents, sont choisis parmi le radical phényle, le radical trifluoro-3,3,3 propyle et un radical alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone; a est choisi parmi 1 et 2; n est compris entre 1 et 10, bornes comprises, t = 0 ou 1.

Description

2~71~

- 1 ..

PROCEDE POUR ADOUCIR ~T RENDRE HYDROPHILE UNE MATIERE TEXTILE
DANS LEQUEL ON UTILISE UNE COMPOSITION COMPRENANT UN POLYORGANOSILOXA~E

la présente invention se rapporte à un procédé de 05 conditionnement de matières textiles, noia~.~ent pour leur donner un toucher agréable a la main, c'est-à-dire de la douceur, en même temps qu'une bonne hydrophilie.
Un avantage du procedé selon la présente invention est de permettre d'obtenir des matieres textiles présentant les deux propriétes annoncées ci-avant Un autre avantage du procédé selon la présente invention est de permettre l'obtention de matieres textiles présentant un faible jaunissement.
Un autre avantage du procédé selon la présente invention provient du fait qu'il peut être mis en oeuvre avec un polydiorganosiloxane de préparation facile industriellement et stable au stockage.
Il a donc maintenant été trouvé et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention un procédé de conditionnement de matieres textiles, notamment pour leur donner un toucher agréable et une bonne hydrophilie, caractérisé en ce que les matières textiles sont mises en contact avec une composition comprenant un polydiorganosiloxane ayant par mole au moins deux motifs de formule générale :
XRaSiO3 a dans laquelle :
- X est choisi parmi les radicaux :

- R' ~ 0 - CH2 ~ CH(OH) - CH2 - N ~ ~CH2 - CH2 - )n R ¦

. R' représentant un groupement alkylène en C2 a Cg, linéaire ou ramifié, . R" représentant un atome d'hydrogene ou un groupement alkyle en Cl à C6.

20~ ~ 36 - les radicaux R, identiques ou différents, sont choisis parmi le radical ph~nyle, trifluoro-3,3,3 propyle et un radical alkyle ayant de l à 4 atomes de carbone, - a est choisi parmi l et 2, - n est compris entre 1 et 10, bornes comprises, - t = o ou 1.
Le polysiloxane utilisé a, par exemple, pour formule générale:

Y Si - O ~- Si - O ~ Si - O ~

- dans laquelle les significations de X et R ont été
spéciiées préc~demment, - Y peut représenter un radical X ou un radical R, - p et q sont des nombres entiers positifs.

Dans ce polysiloxane:
- p est géneralement compris entre 5 et l oOo et - q est généralement compris entre l et 100, avec si q - 1 au moins un Y = X.
Le polydiorganosiloxane utilisé peut éventuellement comprendre des motifs monoorganosiloxy RSil~ et/ou des motifs sio~, mais s'ils existent, ces motifs sont dans la proportion d'au plus 2% par rapport au nombre de motifs diorganosiloxy RlSiO, la signification de R ayant été précisée ci-avant.
Généralement la composition contenant le polydiorganosiloxane définie ci-avant est une composition aqueuse, de préférence sous forme d'émulsion.
L'azote du groupement X précédemment défini peut être - , .

- ~
'. : -' ' ~' -20~7~

salifié, par exemple par un acide organique tel que l'acide acétique.
De façon avantageuse, dans le procédé selon la présente invention, la composition utilisée comprend un polydiorganosiloxane ayant en moyenne par mole:

-.. . . . -, . .

.

. ..... ' ' - ' - - '. :: . ' ' ~, : .
.. .... . . .
.. . . .

20~71~G

- de 50 à 150 atomes de silicium, - de 2 a 10 groupements X, précédemment définis.
Géneralement, dans le procédé selon la présente invention, 100 9 de polydiorganosiloxane précédem~,ent définis comprennent 25 à
05 250 milliéquivalents (meq) d'azote aminé.
Avantageusement le polydiorganosiloxane utilisé dans son groupement X précédem~ent défini a pour valeurs :
n = I et R" ~ un atome d'hydrogène, t = 1.
D'autre part si n est supérieur a 1, R" représente avantageusement un groupement alkyle en Cl à C6.
Les polysiloxanes précédemment définis peuvent être prépares de façon analogue a ceux décrits dans le brevet américain USP 3 389 160 mais .en utilisant de la diéthanolamine a la place de la diméthylamine.
Pour préparer les émulsions contenant le polysiloxane défini ci-avant on opere selon des méthodes classiques en utilisant de l'eau et des surfactants connus, en agitant.
le procédé selon la présente invention peut être mis en oeuvle sur toute étoffe tissée ou tricotée et même sur celles réalisees en non-tissée.
Les fibres utilisées pour la réalisation de ces étoffes ~euvent être notamment en coton, en polyester, polyamide, viscose, polyacrylate, laine, lin, acétate de cellulose, de meme que les fibres élasto~criques.
Bien entendu on peut utiliser des mélanges de fibres Dans le procédé selon la présente invention, pour appliquel la compositlon comprenant le polysiloxane sur l'etoffe à traiter, on utilise des techniques classiques de l'industrie textile, notamment en utilisant la technique d'imprégnation dite de "foulardage" (padding en anglais) lorsque l'étoffe est traitée par une composition aqueuse (par exemple une émulsion), on fait subir ensuite à cette etoffe un traitement thermique pour chasser rapidement l'eau sous forme de vapeur G~néralement la quantite de polysiloxane déposée sur l'etoffe traitée correspond ~ une quantite comprise entre 0,1 et I ,c en poids par rapport au poids de l'étoffe sèche traitée .:
..

:. ' -` 2~7~ 3~

Les tests mis en oeuvre pour l'évaluation de la douceur des étoffes traitées sont par exemple :
1. - un test organoleptique, c'est-à-dire de toucher de l'etoffe a la main par 6 persor,nes et classement, 05 2. - un test mécanique, dit de détermination de coefficient defriction statique, effectué sur un fil polyester, ce test etant connu par les spécialistes du textile.
Pour la mise en oeuvre de ce test le fil polyester est er,duit (par une technique cor,nue) par une solution à 3 % en poids du polysiloxane a groupements X précédemment défini dans du trichloroéthcr.e. Le fil enduit est alors séche en continu a 180 'C dans un four a air ch2ud a la vitesse de 200 m a la minute (200 m!mn). On obtient ainsi un fil sur lequel le dépôt de produit polydiorganosiloxane correspond à 0,5 . en poids par rapport au poids du fil sec. Le fil est ensuite conserve Fendant ~8 . heures, à 22 'C, sous 65 % d'humidité relative. Le coefficient de friction du fil obtenu est alors déterminé sur l'appareil ROTHSCHILD F. Meter à la vitesse de I cm/mrl (centimetre par minute).
Le test mis en oeuvre pour évaluer l'hydrophilie des éto'fes traitées selon le procédé de la présente invention est un test consistant a déposer un morceau d'étoffe traitée (de 25,4 x 25,4 m-) parallèle~ent a la surface de l'eau distillée située dans un becher et à r-surer le te."ps entre le dépôt de cette etoffe sur l'eau et le commence.^nt de sa c'escente dans l'eau. Ce test est appelé "sinking test~ en anglais.
les exemples qui vont suivre illustrent la pre;cration de polysiloxanes à groupements X et leur utilisation dans le procédé selon la présente invention.

- EXEMPLE I :
I.a. - Dans un réacteur équipe ld'une agitatiG-. therc,o-~tre, ampoule de coulée, refrigérant, syst~me d'introduction d'azote sec) sont introduits :
- 504,30 g (4,42 moles) d'allylglycidylether, - 289 microlitres d'une solution dans l'hexane, (3 9,05 ~ en poids de platine métal) d'un complexe du platine préparé a partir d'acide chloroplatinique et de divinyl-1,3 tétraméthyl-1,1-3,3 disiloxane selon le brevet US-A-3 814 730.

~, ' 2~7 ~ ~

La masse réactionnelle est portée et maintenue par chauffage a 100 C et on ajout~, en 2 heures 30, 1 700 g d'un copolymère statistique à
SiH de formule moyenne :

(CH3)3 S;O ¦ 5~0 ~ 5~0 ~Si(CH3)3 CH3 12,6 H 2,4 titrant 200,17 leq/100 9 en fonction SiH (meq = milliéquivalent).
Au bout de 5 heures 30 de réaction on s'aperçoit, par dosage des SiH résiduels au moyen de potasse butanolique que le taux de transformation des fonctions SiH est quantitatif, c'est-a-dire que les SiH
du polymere de départ ont été transformés en :

- Si - C2H4 - CH2 - O - CH2 - CH - CHz ~près élimination par distillation à 120 C (sous pression absolue de 3,3 KPa) de l'exces de réactif (allylglycidylether) on obtient 2 070 9 d'huile organosiloxane titrant 156,25 meq/100 9 en fonction glycidyle.
I.b. - Dans un autre réacteur sont introduits 317 9 (3,01 males) de diéthanola~ine et Dn porte le milieu réactionnel 3 120 'C. On ajoute alors en 2 heures 30, 1 800 9 du dérivé organosiloxane a fonction glycidyle préparé en l a.
Apres 6 heures 30 de réaction on obtient 2 113,4 9 d'une huile visqueuse jaune pâle, de viscosité 3 300 mPa s 3 23 'C Par titration de la diéthanolamine dans le milieu réactionnel final (par polarographie) on determine un taux de transformation quantitatif de la diethanolamine On effectue une analyse de resonnance magnétique nucléaire (~ J) du proton et du silicium. L'interprétation des spectres confirme la structure du produit attendu, c'est-3-dire un produit de formule moyer.ne :

.
. . .

' ' .

2 ~

Me Me (t1e)3 - SiO ~ ~ MiO ~ ~ SiO ---SiMe3 05 ~2,6 ~ 2,4 C2H4 - CH2 - O - CH2 - CH - CH2~ (CH2 - CH2H) 2 OH
avec Me = -CH3 - EXEMPlE 2 :
2.a. - On effectue les mêmes opérations qu'à l'exe~le l.a., en utilisant :
- I 500 9 d'un copolymere statistique à SiH de formule :

~e re Me3 SiO - ~ MeO ~ _ _ IHiO - SiMe3 10,9 .5 titrant 365,5 meq/100 9 en fonction SiH, 806,15 9 (7,07 moles) d'allylglycidyléther, ^ 331,5 ~.1 (microlitres) de solution catalysante au platine definie en l.a.
Apres 5 heures de reaction, le taux de transfor,-.ation des SiH
est quantltatif. On obtient après elimination de l'allylglycidyléther en exces 2 112 9 d'huile tltrant 251,44 meq/lOO g en fonction glycidyle.
2.b. - On effectue les mêmes opératlons qu'i l'exemple l.b. en utilisant :
- I 700 9 du dérive organosiloxane a fonction glycidyl preparé en 2.a., - 482 9 ~4,23 moles) de diéthanolamlne.

2~ 713~

Après 6 heures 30 de réaction, on obtient 2 l7995 9 d'une huile visqueuse jaune, dont la viscosité à 25 C est de 23 000 mPa.s. Les différentes analyses effectuées confirment la structure du produit recherché, a savoir :

(Me)3 - SiO ~ Si0 ~ Si0 ¦ SiMe3 10,9 1 4,5 C2H4 - CH2 - O - CH2 - CH - CH2 - ~(CH2 - CH2OH)2 OH

- EXEMPlE 3 :

3.a. - On effectue les memes opérations qu'a l'exemple l.a., en utilisant :
- 12l,35 9 (1,06 mole) d'allylglycidyléther, - I 340 9 d'un copolymère statistique à SiH de formule :

~ re Me3 ~ sio t sio ~

titrant 61,11 meq/100 9 en fonction SiH, - 228 ~1 de solution catalysante au platine definie en l.a.
Le mllieu réactionnel est porte et maintenu à IOO 'C. Apres 2 heures de chauffage, le taux de transformation des fonctions SiH est quantitatif. On obtient après l'élimination de l'excès d'allylglycidyl~ther, 1 423 9 d'huile organosiloxane titrant 54,7 meq/100 9 en fonction glycidyle.
3.b. - On effectue les mêmes opérations qu'~ l'exemple l.b. en utilisant :

.

20~713b - l50 9 du dérivé organosiloxane à fonction glycidyl preparé en 3.a., - 8,92 g (0,078 mole) de diéthanolamine.
Après 8 heures de réaction on obtient 158,l6 9 d'une huile visqueuse ocre, de viscosité 9 500 mPa.s.
05 Les différentes analyses confirment la structure du produit obtenu, à savoir un produit dans lequel les fonctions SiH (du produit utilisé en 3.a.) ont été remplacés par des fonctions :
- Si - C2H4 - CH2 - O - CH2 - CH(OH) - CH2 - N(C2H40H)2 - EXEMPlE 4 :

4.a. - On opère dans les mêmes conditions qu'à l'exe~le l.a., en utilisant :
- 350 9 d'un copolymere statistique a SiH de forr,ule :

Me3SiO ~ 510 ~ SiO ~ SiMe3 titrant 9,48 meq/lOO g en fonction SiH, - l1,34 9 (1,00 mole) d'allylglycidyléther, - 46,55 ~1 de solution catalysante au platine.
Apres 2 heures de réaction à lOO 'C, le taux de transforr,ation des fonctlons SiH est quantitatif. On obtient zpres élimination de l'excès de reactif 350,2 9 d'huile organosiloxane titrant 9,5 meq/100 9 en fonction glycidyle.
4.b. - On effectue les mêmes opérations qu'a l'exemple l.b. en utilisant :
- 2,2 9 (0,0l9 mole) de diethanolamine, - 200 9 du derivé organosiloxane a fonction gl)cidyle préparé en 4.a.

2~i7~36 Après 5 heures de chau~fage 3 l25 C on obtient une huile ocre de viscosité 16 400 ~Pa.s a 25 'C de formule ~oyenne :

05 11e3Si ~ Si(Me)2 ~ Si(Me) O ~ SiMe3 3~3 1 2, 7 C2H4 - CH2 - O - CH2 - ICH - C-2 - N(C2H4~)2 OH

- EXEMPLE 5 :

5.a. - Selon les conditions opératoires identiques a celles de l'exemple 4.a., on synthétise une huile organosiloxane de s~ructure moyenne :

IS Me3 SiO ~ Si(HeJ2 ~ Si(Me) O ~ SiMe3 z 1,6 avec Z - -(CH2J3 - O - CH2 - CH -/CH2 titrant 3,7 meq/lOO g en fonction glycidyle.
5.b, - Dans les conditions analogues à celles de l'exemple ~.b., la diéthanolamine est condensée sur l'huile 3 ~onction glyc, ~le obtenue en 5.a. On obtient ainsi le produit correspondant a celui s lon S.a., ~2is dans lequel Z a été remplacé par :
- C2H4 - CH2 - O - CH2 - CH(OH) - CH2 - N(C2H40H)2 - , .

::

~` 2Q~7~ 3~

- EXEMPLE 6 :
Selon des conditiGns opératoires analogues à celles de l'exemple 4.b., on effectue la condensation de la diéthanolamine sur une huile organosiloxane de formule r,oyenne : -t ~ Si(Me) O I SiMe3 z 8,9 avec Z ~ (CH2)3 - O - CH2 - CH - CH2 titrant 36,6 meq/100 9 en fonction glycidyle.

On obtient ainsi un produit dont la formule moyer,ne torrespond IS . au produit ci-avant, mais dans lequel Z a été remplacé par :

(CH2)3 - O - CH2 - CH(OH) - CH2 - N(C2H40H)z.

Le tableau I ci-après résume les caractéristiques des h~iles organosiloxanes à fonctionnalité diéthanolamine synthetisees dans les exemples 1 3 6.

-.

~7~3~

TABLEAU I
. ._ ._ Exemples nombre moyen de Si nombre moyen de X quantité d'amine en 05/mole de polymère /mole de polymère meq/100 9 de pol~l,.ère IO ~ _ _ _ 2 4 42 4 388 2,7 9,4 588 1,6 3,7

6 304 ' 40 X ~ -(CH2)3 - O - CH2 - CH(OH) - CH2 - N(C2H40H)2 - TESTS D~PPLICATIONS AVEC lES PRODUITS SElON lES EXE~PlES 1 A 6 :
Oes émulsions ont été préparées a partir des produits obt~r.us dans les exemples I a 6.
~ a) - Avec les produits selon les exemples I et 2, des émulsions or,t ete 30préparées en opérant ainsi :
. on mélange (en poids) 20 X de TERGITOL TMN 10, 5 % d'acide acétique glacial, 55 % d'eau . . - .-. - :
. .
-2~136 dans un ballon équipé d'un agitateur "tripales", de 5 cm d'écartement entre les extrémités de deux pales, et tournant à 550 tours a la minute.
. A cette solution agitée on ajoute alors lente~ent 20 % (en poids) du produit selon l'exemple 1 ou 2. 5 + b) - Avec les produits selon les exemples 4 et 5 des e~,ulsions o~t ét-préparées en opérant ainsi :
. on mélange dans un melangeur de laboratoire de marque SILVERSON :
10 % du produit selon les exe,,ples ou 5, 0,55 % de ~ERGITOL TMN 6, 0,55 % de RE~EX 30.
. on ajoute alors lentement et en continu, à cette masse bier.
agitée : 88,9 % d'eau 15 en mettant en oeuvre la "technique d'inversion de phàse".
c) - Avec le produit obtenu selon l'exemple 6, on opere de la même fa;cn qu'en b), mais en utilisant 73,9 % d'eau et on ajoute, apres a~c,r introduit l'eau, 15 % de propane 2 ol-.
+ d) - Avec le produit obtenu selon l'exemple 3 on prépare deux types d'émulsions :
d.l. - une première émulsion en operant selon a) mais avec :
10 % de TERGITOL TM~l 6 et 70 % d'eau.
d.2. - une deuxieme emulsion en opérant selon b. mais sans RENEX 30 et avec :
0,8 % de TERGITOL TM~J 6 et 89,2 % d'eau.
A la fin l'émulsion est amenée 3 pH 6 avec de l'acide aceti~
Les produits, ayant pour noms commerciaux, TERGITOL TM~J 10, TERGITOL TMN 6 et RENEX 30 sont des surfactants largement commercialises et connus de ceux préparant des émulsions.
le TERGIIOL TMN 6 comprend comme produit actif un triméthylnonanol comprenant 6 motifs oxyéthylene, .

~71~

Le TERGITOL TMN 10 comprend comme produit actif un triméthylnonanol comprenant 10 motifs oxyéthylène, Ces deux produits sont commercialisés par UNION CAR81DE.
Le RENEX 30, manufacturé par ICI, comprend comme produit actif 05 un tridécylol comprenant 10 motifs oxyéthylène.
Les tests : - organoleptique (sur coton éponge), - de détermination du coefficient de friction statique, - d'hydrophilie, par trempage de l'étoffe (coton éponge) dans un bécher précisés dans la description ont été effectués avec les émulsions préparées ci-avant.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau 2 ci-apres.
TABlEAU 2 . Dér;vés organosiloxanes - 2 3 4 S 6 selon exemples _ 20toucher organoleptique N N A A A A

coefficient de friction 0,70 O,Zl 0,17 0,10 0,45 0,14 25hydrophilie temps en seconde 4 4 20 > 300 > 300 > 300 Sinking test A ~ toucher agreable, doux, N ~ toucher non agréable, sans douceur.
Il apparaît que le produit prépare selon l'exemple 3 est celui repondant le mieux à l'application recherchée, c'est-à-dire un toucher doux et une bonne hydrophilie, quand l'étoffe est en coton.

. . .
: - , . . . , .: - .
- , . - , ~ . ...
-. . ~ .......... .

..

- 2~7~3~ :

En ce qui concerne ce produit selon l'exemple 3 il est apparu que l'émulsion préparée selon d.l. conférait à une étoffe blanche en coton une meilleure résistance au jaunissement que l'émulsion preparée selon d.2.

. ~' - --, ~ -

Claims

1. Procédé de conditionnement de matières textiles, caractérisé en ce que les matières textiles sont mises en contact avec une composition comprenant un polydiorganosiloxane ayant par mole au moins deux motifs de formule générale:

dans laquelle:
X est choisi parmi les radicaux:

. R' représentant un groupement alkylène en C2 à C8, linéaire ou ramifié, . R" représentant un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle en C1 à C6, - les radicaux R, identiques ou différents, sont choisis parmi le radical phényle, trifluoro-3,3,3 propyle et un radical alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone, - a est choisi parmi 1 et 2, - n est compris entre 1 et 10, bornes comprises, - t est 0 ou 1.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polydiorganosiloxane utilisé a pour formule générale:

.
- dans laquelle les significations de X et R ont été
spécifiées dans la revendication 1, - Y peut représenter un radical X ou un radical R, - p et q sont des nombres entiers positifs.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que:
- p est compris entre 5 et 1 000, et - q est compris entre 1 et 100, avec si q = 1, au moins un Y = X.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel:
n = 1 R" = un atome d'hydrogène, et t = 1.

5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel:
n = 1 R" = un atome d'hydrogène, et t = 1.

6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel l'azote du groupement X est salifié.

7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'azote du groupement X est salifié.

8. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 5, dans lequel la composition utilisée est une composition aqueuse.

9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la composition utilisée est une composition aqueuse.

10. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 5 ou 7, dans lequel la composition utilisée est une émulsion.

11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la composition utilisée est une émulsion.

12. Procédé selon la revendication 2, 3, 5, 7 ou 9, caractérisé en ce que la composition utilisée comprend un polydiorganosiloxane ayant en moyenne par mole:
- de 50 à 150 atomes de silicium, - de 2 à 10 groupements X.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la composition utilisée comprend un polydiorganosiloxane ayant en moyenne par mole:
- de 50 à 150 atomes de silicium, - de 2 à 10 groupements X.

14. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 5, 7, 9 ou 11, caractérisé en ce que la composition utilisée comprend pour 100 g de polydiorganodisiloxane de 25 à 250 meq d'azote aminé.

15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la composition utilisée comprend pour 100 g de polydiorganodisiloxane de 25 à 250 meq d'azote aminé.

16. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11 ou 13, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre sur une étoffe de coton.

17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre sur une étoffe de coton.

18. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13 ou 15, caractérisé en ce qu'il permet de donner un toucher agréable et une bonne hydrophilie aux matières textiles.

19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il permet de donner un toucher agréable et une bonne hydrophilie aux matières textiles.