Procédé pour conférer à des matières textiles des propriétés oléophobes et hydrophobes
et un pouvoir d'expulsion des saletés
Depuis une dizaine d'années, l'industrie textile a fait des progrès techniques importants en ce qui concerne l'apprêtage chimique des étoffes textiles. De nombreux procédés ont été mis au point pour conférer des propriétés d'entretien minimum à des vêtements et autres articles prépares à partir d'étoffes textiles spécialement traitées.
Parmi les divers progrès dans ce domaine, on mentionnera l'apparition des étoffes qui permettent de confectionner des vêtements ne nécessitant pas de repassage après le lavage (ces étoffes étant appelées ci-après étoffes prépolymérisées ) et d'étoffes qui conservent longtemps leur forme après repassage (ces étoffes étant appelées ci-après étoffes post-polymérisées ). D'une façon générale, on confère toutes ces propriétés aux étoffes textiles par l'application de matières résineuses.
On applique les matières résineuses à l'étoffe et ultérieurement on les réticule sur l'étoffe par l'action d'un catalyseur convenable. Selon le moment où la réaction de réticulation a lieu, on obtient soit une étoffe < prépolymérisée soit une étoffe x post-polymérisée . Les étoffes prépolymérisées sont celles où la réaction de ré- ticulation a eu lieu avant la transformation de l'étoffe en un vêtement ou en un autre article du commerce. Les étoffes post-polymérisées sont celles que l'on soumet à la réaction de réticulation après la confection du vêtement ou d'un autre article.
En ce qui concerne les fibres dont sont confectionnées aussi bien les étoffes prépolymérisées que les étoffes post-polymérisées, elles peuvent être de pratiquement n'importe que) type naturel ou synthétique. Cependant à l'heure actuelle, la majorité d'étoffes de ce genre contiennent des fibres synthétiques artificielles. Ces fibres synthétiques procurent d'énormes avantages aux étoffes par opposition à celles qui ne contiennent que des ma tières naturelles.
Cependant, les fibres synthétiques présentent un inconvénient certain, à savoir la facilité de salissement de l'étoffe et, par conséquent, si au cours de l'usage normal d'un vêtement, celui-ci vient en contact avec une matière huileuse quelconque, cette dernière sera absorbée par les fibres synthétiques par suite de leur caractère oléophile. Ces matières huileuses sont en outre très difficiles à enlever par suite des propriétés hydrophobes des fibres synthétiques. En conséquence, une fois qu'un vêtement vient en contact avec une substance quelconque de nature à le tacher, il devient impossible de le nettoyer par une technique de blanchissage sans repassage, mais on est obligé d'utiliser un nettoyage à sec pour enlever efficacement les taches du vêtement.
D'autre part, même en l'absence d'un contact avec des matières salissantes, des lavages répétés d'un vêtement contenant des fibres synthétiques donnent au vêtement une couleur grise terne par suite des saletés qu'il aura ramassées dans l'eau de lavage. Ce type de salissement est appelé ci-après reprise des saletés Is v.
Ce problème de salissement a obligé les techniciens de l'industrie textile à faire un nouveau pas en avant, c'est-à-dire à réaliser une étoffe pouvant être portée sans repassage ou bien une étoffe dont les caractéristiques de repassage sont durables, et possédant en outre des caractéristiques d'expulsion des saletés. Cette expression expulsion des saletés n'implique nullement une résistance au salissement mais uniquement la caractéristique selon laquelle un vêtement souillé peut être nettoyé avec efficacité en utilisant un cycle normal de lavage.
D'autre part, les étoffes et/ou les vêtements que l'on traite pour leur conférer des caractéristiques d'expulsion de saletés possèdent également l'aptitude à ne pas reprendre la saleté de l'eau de lavage, c'est-à-dire que les saletés qui nagent dans l'eau de lavage ne seront pas déposées à nouveau sur le vêtement en cours de lavage.
En parallèle avec le développement d'étoffes à repassage durable et aussi d'étoffes pouvant être portées sans repassage, les chercheurs se sont penchés sur le problèmc consistant à conférer aux étoffes à la fois un caractère oléophobe et un caractère hydrophobe. De nombreuses techniques ont été proposées pour conférer un caractère hydrophobe aux étoffes, et on citera pour mémoire le traitement par les substances hydrophobes suivantes : (1) des émulsions de cire ; (2) des agents hydrophobes à base de composés de pyridinum, d'amides gras à longue chaîne, de mélanges de résines et de cires ; (3) des silicones ; (4) des composés organiques du chrome ; et (5) des produits chimiques fluorés.
Les agents hydrophobes fluorés sont probablement ceux que l'on utilise le plus couramment à l'heure actuelle. Parmi les divers produits disponibles dans le commerce, on en citera deux principaux : le produit FC-208 qui est l'ingrédient hydrocarbure fluoré des étoffes traitées par ! e procédé Scotchgard)) et qui est vendu par Minnesota Mining and Manufacturing Com- pany, et le produit Zepel qui est un ingrédient chimique fluoré hydrophobe vendu par E.
I. du Pont de
Nemours & Co. Lorsque le caractère hydrophobe est introduit dans ! es étoffes à l'aide d'un hydrocarbure fluoré, ce meme traitement confère à J'étoffe un certain degr ; d'olêophobie.
Un inconvénient des étoffes traitées par des produits hydrophobes est la difficulté d'enlever les taches par blanchissage. 11 est évident que les produits hydrophobes et oléophobes confèrent à l'étoffe à la fois un caractère oléophobe et un caractère hydrophobe, et il est vraisemblable que l'étoffe refuse d'accepter l'eau ou une huile de quelque nature que ce soit. Dans les circonstances normales, l'étoffe est nantie d'un degré de protection adéquat contre le salissement. Cependant, si une huile est par exemple forcée dans l'intérieur de l'étoffe par frottement et/ou par pression, il est impossible de l'éliminer en blanchisserie car l'étoffe est hydrophobe et par conséquent n'accepte pas l'eau qui est pourtant nécessaire pour chasser l'huile.
Par exemple, les imper méables rejettent bien l'eau de pluie mais si en service un imperméable est taché d'une graisse provenant du corps de l'utilisateur, particulièrement à l'emplacement du col et des manchettes, on est obligé d'avoir recours à un nettoyage à sec. Il est certain que le nettoyage à sec enlèvera partiellement les taches, mais ce même traitement de nettoyage à sec influe fâcheusement sur les caractéristiques hydrophobes de l'étoffe. Par ailleurs, ces mêmes taches huileuses ne pourront être enlevées par blanchissage normal.
Jusqu'à présent, on considérait comme impossible de conférer à une étoffe à la fois les caractéristiques oléophobes et hydrophobes et les caractéristi lues d'expulsion des saletés. Il en était ainsi car on pensait que les propriétés oléophobes et hydrophobes étaient déve loppées par suite des propriétés oléophobes ou hydrophobes des fibres formant l'étoffé ou bien des traitements de nature à renforcer l'une et l'autre de ces ca ractéristiques. D'autre part, on considérait que l'expulsion des saletés n'était réalisable qu'avec des fibres qui étaient d'une nature hydrophile ou qui avaient été traitées pour en augmenter le caractère hydrophile.
Ainsi, on pensait que l'oléophobie et l'hydrophobie étaient les caractéristiques exactement opposées à celles qui étaient indispensables pour assurer 1'expulsion des saletés.
D'autre part, le brevet USA Ne 3242117 décrit un procédé pour conférer à une matière textile des propriétes antistatiques, hydrophobes et otéophobes. Dans ce procédé. ta matière textile est traitée au moyen d'un polymère cationique et d'un polymère ou copolymère d'acrylate de perfluoroalcoyle, puis est chauffée en présence d'un agent de durcissement. Cependant. ce traitement n'a aucun effet anti-salissure du fait que les salissures sont de nature anionique et sont donc retenues par les polymères cationiques au lieu d'être libérées.
On mentionnera encore les brevets britanniques N,,, 1045996 et 10S0664, le brevet français N"t384) 6) et la demande de brevet néerlandaise N"66) 004). Ce- pendant, aucune de ces publications ne décrit un procédé pour conférer à une m. ltière textile à la fois des propriétés hydrophobes et o) éophobes et un pouvoir d'expulsion des saletés.
L'invention a pour objet un procédé pour conférer à une matière textile les caractéristiques, jusqu'à maintenant jugées comme incompatibles. d'anti-salissement. d'hydrophobie et d'expulsion des saletés.
Selon la présente invention, on confère à une matière textile le caractère hydrophobe. te caractère oléo- phobe et un pouvoir d'expulsion des saletés par un procédé consistant à appliquer sur la matière textile un polymère acide synthétique et un hydrocarbure fluor.
On peut utiliser le procédé selon l'invention pour traiter des matières textiles très variées, c'est-à-dire des étoffes formées exclusivement de fibres naturelles, des étoffes formées exclusivement de fibres polymères synthétiques et enfin des étoffes formées de mélanges de ces deux types de fibres. On peut appliquer la présente invention à des étoffes qui contiennent des fibres cellulosiques, par exemple des fibres de coton, de viscose, de cellulose régénérée, etc.
Parmi les étoffes formées de fibres synthétiques auxquelles on peut appliquer avantageusement le présent procédé on citera les étoffes de polyamides, de fibres acryliques et surtout de fibres polyester, c'est-à-dire les diverses variétés de < Dacron (E. l. du Pont de Nemours), de < Fortrel n (Celanese Corporation) ; de Kodel > } (Eastman Kodak), etc.
Les divers mélanges de fibres naturelles et synfhë- tiques que l'on peut employer pour confectionner les étoffes susceptibles d'être traitées par le présent procédé peuvent comprendre 50 an de polyester et 50''/o de coton, ou bien 65 i'(l de polyester et 35 nln de coton, etc.
Plusieurs théories ont été proposées concernant la construction la plus appropriée d'une étoffe afin de lui conférer le maximum de résistance à 1'eau ou hydrophobie. Selon l'une de ces théories, on stipule que J'étoffe doit être tissée dans des conditions telles que les fils de trame et les fils de chaine soient tissés en une armure très serrée : une autre théorie spécifie qu'il est préférable de traiter un tissu à armure normale ou tâche pour lui conférer les propriétés d'hydrophobie. La présente invention n'est pas axée sur une construction particulière de l'étoffe ou du tissu mais concerne exclusivement le traitement d'une matière textile dans des conditions permettant de lui conférer simultanément des carat- ristiques d'hydrophobie, d'oléophobie et d'expulsion des saletés.
Des exemples d'hydrocarbures fluorés utilisables dans le procédé selon l'invention sont donnés dans un article par E. G. Higgins intitulé Finishing for Water
Repellency paru dans Textile Institute and Industry. septembre 1966, pages 255-257.
Les produits soumis aux essais sont notamment ceux mentionnés dans la première partie de la présente description, a savoir < < FC-208 ) et < , Zepel > . Les deux traitements préfères par les hydrocarbures fluorés sont le traitement ((Scotch- gard qui est la propriété de Minnesota Mining and
Manufacturing C'ompany et le procédé de du Pont de Nemours avec le produit 7epel . Fn général, le procédé < < Scotchgard) > utilise une petite quantité d'une résine textile,
un hydrocarbure fluoré FC-208 et un agent d'allongement ¸ Nalan W o de du Pont de
Nemours.
La proportion de l'hydrocarbure fluoré que F on utilise pour traiter une étoffe par le présent procédé est en général la même que celle qu'on utilise normalement pour conférer un caractère hydrophobe à une étoffe.
Avantageusement. la concentration en hydrocarbure fluoré est d'au moins 0, 1 par rapport au poids du bain de foulardage ou de a solution de traitement, la limite supérieure étant fonction du degré d'hydrophobie désiré. D'une façon générale, des proportions de plus de
1 donnent des résultats exigés par les normes industrilles d'hydrophobie et d'o ! éophobie des vêtements de pluie. Quand la proportion de I'hydrocarbure fluoré est inférieure à environ 1 0/ (), on réalise une o ! éophobic notable, mais on risque une hydrophobie insuffisante.
Avantageusement, une proportion comprise entre environ 0, 01 et 5 11/o en poids de l'agent hydrophobe doit être présente sur la matière textile (en poids secs, et de préférence cette proportion se situe entre 0, 1 et 2 O/o.
Avantageusement, on applique également sur la matière textile une résine textile et un catalyseur pour cette résine, puis on fait polymériser lu résine.
L'expression résine textile > > que l'on utilise dans le présent mémoire englobe à la fois les monomères et les polymères qui, quand on les applique à une matière textile et quand on les fait réagir dans des conditions correctes, subissent une polymérisation et/ou une condensation et sont transformes en un état thermo- durci. Quand on met en oeuvre 11 présente invention, les résines textiles qui conviennent sont les résines Úpoxy. les résines acétal, les aminoplastes, etc., les résines ani- noplastes étant préférées.
Quand on applique ces résines qui contiennent de 1'azote à une m tière textile en présence d'un catalyseur Ó une température entre 100 et environ 300fb C, ces résines sont thermodurcies. La résine aminopiaste se condense avec les molécules de la cellulose et, si des groupes vinyliques sont présents dans la résine amino- plaste cette dernière subit une polymérisation d'addition avec elle-même et aussi avec la molécule de cellulose en cas d'irradiation. La résine textile polymérisée sur la matière textile confère à cette dernière des caracteris- tiques de repassage durable et/ou une propriété d'in froissabilité.
Le polymère acide synthétique utilise selon l'inven- tion doit pouvoir avantageusement former une pellicule autour des fibres qui constituent la matière textile. La souplesse de la pellicule est une caractéristique souhaitable car, si cette pellicule était trop dure, le toucher de la matière textile serait détériorée. De plus, la pellicule doit posséder de préférence des propriétés hydrophiles et être au moins partiellement insoluble dans l'eau.
II est évident que si la pellicule était hydrosoluble, ellc serait facilement enlevée de J'étoffe par lavage. Cepen- dant, le polymère à partir duquel la pellicule est formÚc peut être hydrosoluble si on l'applique avec une résine textile, car pendant le processus de polymérisation, le polymère hydrosoluble sera transforme en une pellicule insoluble dans t'eau.
Si d'autre part on applique le polymère sur un support en l'absence d'une résine textile, il pourrait également être soluble dans 1'eau à la condition que le support soit te que l'élimination des saletés ne soit exigée qu'une seule fois. Une teneur en acide d'au moins 10 l" en poids. calculee en acide acrylique, dans le polymère acide synthétique dont sera formée la pellicule est recommandée. et on préfère une teneur d'au moins 200/0 en poids.
On a également trouvé avantageux que les polymères acides qui assurent l'expulsion des saletÚs aient dans le motif récurrent, un rapport d'atomes de carbone aux groupes acides compris entre 2 et 30, et que la pellicule sechée à 1'air après avoir été coulée avec ce polymère possède une capacité d'inhibition par 1'eau d'au moins 89 yin.
On peut préparer les polymères acides synthétiques à partir de n'importe quel acide organique polyméri- sable, c'est-a-dire un acide ayant un point réactif d'in satUration. par exemple l'un des acides acryliques. Un tel polymère peut être un homopolymère de 1'acide ou un interpolymère d'un acide avec d'autres monomères copolymérisables avec lui. à la condition pourtant que le polymère contienne au moins 10 ouzo en poids du monomère acide.
Parmi les acides polymérisables que l'on peut utiliser dans ce but. on citera les acides acrylique, mé- thacrylique, maléique, fumarique, itaconique, crotonique et cinnamique, les acides sulfoniques polymérisables, les acides phosphoriques polymérisables, etc. Les monomères que l'on peut interpolymériser avec les acides sont ceux qui sont copolymérisables avec les acides et qui ne vont pas influer fâcheusement sur les propriétés filmogènes du polymère.
Les monomères ap propriés sont notamment les esters des acides précités que l'on prépare en faisant réagir 1'acide particulier avec un alcool alkylique. par exemple des esters acryliques comme les acrylates d'Úthyle, de méthyle, de propyle et d'isopropyle, les mcthacrylates de méthyle et d'éthyle. l'acrylate de 2-éthylllexyle ou de butyle, etc., les fumarates, maléates, crotonates et cinn'amates alkyliques, etc. ; les halogénures de vinyle : les monomères contenant des groupes vinylidène, par exemple le styrène, I'acryloni trile, le metllylstyrène :
les monomères vinyliques substitués. par exemple le chlorostyrène, le butadiène, etc
Dans tous les polymères préparés à partir des monomères énumérés ci-dessus, 1'acide calculé en acide acrylique doit représenter au moins 10% en poids. On remarquera que divers mélanges des polymères précités conviennent pour le présent procédé. De plus, les sels des polymères acides, par exemple les sels sodique, potassique, lithique, ammoniacal, etc., développeront également les caractéristiques désirées d'expulsion des saletés.
Certains des polymères acides synthétiques qui peuvent être utilisés selon l'invention sont les produits de polymérisation des combinaisons suivantes de monomères : acrylate d'éthylefacide acrylique,
acrylate d'Úthyle/acide acrylique/acrylamide.
acrylate de butyle/acide acrylique, acrylate d'éthyle ;
acide methacrylique,
acrylate d'éthyle'acide itaconique,
méthacrylate de methyle/acide acrylique.
acrylate de 2-éthyl-hexyle/acide acrylique,
acrylamide/acide acrylique,
acrylate de butyle/acide acrylique/acrylamide,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/N-méthylol-acryl- amide,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/styrène,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/méthacrylate d'hydroxy-propyle, acrylate d'éthyle/acide acrylique/divinyl-benzène,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/allyl-acrylamide,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/acrylate de glycidyle
acrylate d'éthyle/acide itaconique,
acrylate d'éthyle/styrène-sulfonate de sodium,
acrylate d'éthyle/acide crotonique.
styrène/acide acrylique,
acrylate d'éthyle/acide acrylique/méthacrylate d'hy droxy-éthyle.
méthacrylate d'hydroxy-éthyle/acide acrylique/acryl- amide,
acrylate de butyle/acrylate d'éthyle/acide acrylique et similaires.
Parmi les polymères acides préférés. on citera les suivants : (1) les copolymères d'un ester acrylique tel qu'un acrylate d'éthyle et d'un acide acrylique, que l'on prépare en polymérisant un mélange de comonomères contenant environ 10 à 80 parties de 1'acrylate et environ 20 à 90 parties de 1'acide acrylique ; (2) les copolymères d'acrylate de propyle ou d'isopropyle et d'un acide acrylique, ces copolymères étant préparés par polyméri- sation d'un mélange de monomères comprenant environ 40 à 57 parties de 1'acrylate de propyle ou d'isopropyle et environ 43 à 60 parties de l'acide acrylique ;
(3) les copolymères acrylate de butyle et d'acide acrylique que l'on prépare en polymérisant un mélange d'environ 3C à 70 parties d'acrylate de butyle et d'environ 70 à 30 parties d'acide acrylique ; (4) les copolymères de l'acry- late de 2-éthylhexyle et d'acide acrylique que l'on prépare en polymérisant un mélange d'environ 10 à 40 parties d'acrylate de 2-éthylhexyle et d'environ 60 à 90 parties d'acide acrylique ; (5) les copolymères sensiblement identiques à ceux énumérés plus haut sauf que l'acide acrylique est remplacé par l'acide méthacrylique et qu'on utilise des méthacrylates au lieu d'acrylates en qualité esters :
(6) un copolymère d'acrylate d'éthyle et d'acide itaconique que l'on prépare en polymérisant un mélange de monomères comprenant environ 70 parties d'acrylate d'éthyle et environ 30 parties d'acide itaconique ; (7) les copolymères de l'acide acrylique qui ont été mentionnés ci-dessus mais en remplaçant les acrylates par des méthacrylates :
(8) un copolymère d'acrylamide et d'acide acrylique que l'on prépare en polyméri- sant un mélange de monomères qui comprend environ 10 parties d'acrylamide et environ 90 parties d'acide acrylique ; et (9) des polymères ternaires comprenant 1'acrylate d'éthyle, 1'acide acrylique et l'acrylamide que l'on prépare à partir de mélanges monomères comprenant de l'acrylate d'éthyle, au moins 10 parties d'acide acrylique et jusqu'à 20 parties d'acrylamide. Un polymère qui se comporte de façon très satisfaisante et constitue par conséquent l'un des polymères classiques préférés est le produit de Rohm & Haas, vendu sous la marque déposée Acrysol ASE-75 et qui est un polymère acrylique en émulsion.
Les polymères acides qui conviennent pour la mise en oeuvre de la présente invention forment en séchant une pellicule hydrophile et possèdent, à ce stade, une capacité d'expulsion des saletés. Pour des raisons inconnues, d'autres traitements etiou d'autres ingrédients vont améliorer cette capacité d'expulsion des saletés du support. Si l'on soumet le support portant l'acide polymère à des conditions de polymérisation de la résine textile, on améliore la durabilité de cette capacité d'expulsion de saletés. Par ailleurs, I'apprêt d'expulsion de saletés est beaucoup plus durable sur un support quand on soumet le polymère acide aux conditions de polymérisation de la résine textile en présence d'une résine textile aminoplaste. On sait que la pellicule recouvre les fibres synthétiques hydrophobes de la matière textile sans aucune réaction avec elles.
Ce qu'on ne sait pourtant pas c'est la durabilité de cette capacité d'expulsion des saletés. Alors qu'on sait qu'une réaction d'un certain type se produit bien entre le polymère acide et la résine textile, le mécanisme de cette réaction reste dans le domaine des hypothèses. En outre, une certaine réticulation peut avoir lieu entre les molécules de cellulose et le polymère acide, ou bien il est possible qu'une simple liaison physique améliorée se développe entre la résine textile et le polymère acide au-delà de leur réactivité et en superposition à cette dernière.
De même que les résines textiles, les polymères acides synthétiques apportent une certaine amélioration de l'ef- fet désire même quand on les introduit en de très faibles proportions dans l'étoffe. En conséquence, à mesure que la proportion du polymère d'expulsion des saletés augmente, la capacité de l'étoffe à rejeter les saletés s'améliore. Ainsi, la limite supérieure de la proportion de ce polymère d'expulsion des saletés sera déterminée par les considérations économiques et par l'éventualité d'une répercussion fâcheuse sur certaines propriétés de l'étoffe, par exemple les propriétés de toucher. De plus, il existe pratiquement un intervalle bien déterminé des proportions du polymère que l'on peut incorporer, cet intervalle étant régi par le succès commercial des produits.
En règle générale. les polymères acides sont des polymères en émulsion contenant des proportions variées de matières solides (habituellement environ 25 à 50e10 en poids). L'émulsion du polymère doit être présente dans le bain de foulardage ou autre milieu d'application en une concentration d'environ 2, 5 à 40 (1/o en poids. En d'autres termes, le support doit recevoir, par rapport à son poids sec, environ 0, 25 à 5 O/o de matières solides du polymère acide, et mieux encore de 1, 0 à 1, 5 /o.
La composition qu'on utilise pour imprégner la ma tière textile peut contenir d'autres ingrédients parmi lesquels des agents d'émulsionnement, des surfactifs, des émoilients et de nombreux autres composés capables d'améliorer les propriétés physiques de l'étoffe. L'application de la composition au support peut se faire par toute technique convenable. On préfère le foulardage de la solution sur l'étoffe en raison de la facilité d'une telle opération à ce stade particulier de développement. On peut également pulvériser la composition sous forme liquide, traiter le support par des vapeurs des composés, immerger le support dans un bain des ingrédients, etc.
En général, on règle l'appareil applicateur de manière à assurer une absorption à l'état humide de 30 à 100oJ0 par. l'étoffe du bain de foulardage. De préférence, on a cependant déterminé que l'on obtient les meilleurs résultats lorsque l'absorption à l'état humide est comprise de 40 à 60 0/,) par rapport au poids de l'étoffe.
Quand on applique une résine textile aminoplaste au support textile, ensemble avec un polymère acide synthétique et un hydrocarbure fluoré, cette application des ingrédients peut se faire simultanément à 1'aide du même bain de foulardage. Cependant, 1'application simultanée n'est pas indispensable et on peut parfois obtenir des résultats avantageux si 1'on applique d'abord le polymère, puis séparément la résine textile et 1'hydrocarbure fluoré et qu'ensuite on polymérise ou vulcanise la résine textile. En ce qui concerne les applications séparées. il convient cependant de mentionner que si l'on applique d'abord la résine textile et qu'on la polymérise ou vulcanise et qu'ensuite on ajoute séparément le polymère acide et I'hydrocarbure fluoré.
I'aptitude initiale à 1'ex- pulsion des saletés est remarquable mais beaucoup moins durable qu'avec l'application simultanée ou avec des applications séparées dans des conditions telles que la résine textile, le polymère acide synthétique et l'agent hydrophobe soient tous présents pendant la polymérisation ou la vulcanisation de la résine textile.
Selon les desiderata de chaque fabricant et selon les exigences du produit final, on utilisera des applications séparées ou simultanées de it résine textile, du polymère d'acide synthétique et de l'agent hydrophobe. Par exemple, quand on traite une étoffe textile dont on confectionnera des vêtements de travail, on a intérêt d'avoir un apprêt aussi durable que possible si bien que les propriétés d'expulsion des saletés demeurent efficaces pendant la durée maximum possible. Dans ce cas, on choisira ou bien l'addition simultanée ou bien des additions séparées mais en commençant par le polymère acide synthétique.
Au contraire, lorsque I'article final n'est pas un produit que l'on devra laver ou nettoyer, par exemple chaque semaine, la propriété recherchée peut fort bien être la préservation d'une très bonne propriété initiale d'expulsion des saletés. Dans cet ordre d'idées, on citera les tissus de garniture d'automobiles, les housses de sièges, les revêtements muraux, etc. Pour des articles de cette nature, il peut être plus intéressant d'appliquer d'abord la résine textile et ensuite, après avoir vulcanisé cette résine, d'appliquer le polymère acide et t'hydro- carbure fluoré, ou bien ces deux derniers produits seulement en l'absence de résine textile.
Toutefois, il convient de souligner que dans de telles conditions les propriétés hydrophobes et les propriétés d'expulsion des saletés sont moins durablesqu'avec!'app)icationsimulta- née comme il a été expliqué.
Les avantages qui découlent du présent procédé sont valables pour des matières textiles traitées sous pratiquement n'importe quelle forme, par exemple sous forme de fibres, de fils, de filés, d'étoffes ou même du produit final tel qu'un vêtement, etc.
Les vêtements confectionnés avec les étoffes qui ont été traitées par le présent procédé n'exigent pas de stades supplémentaires, autres que les stades normaux. pour la préparation de vêtements du type ordinaire à repassage durable. En d'autres termes, on peut plier et repasser le vêtement sur un appareillage classique, par exemple une presse à repasser Hoffman. Le cycle de repassage est normalisé dans cette industrie et comporte en généra le pressage du vêtement pendant une brève période que l'on fait suivre d'une opération de cuisson à l'étuve. En variante, on peut stabiliser le vêtement à la forme désirée, dans des conditions de chaleur sèche, par exemple un repassage à chaud sans vaporisage, à des températures pouvant atteindre 300"C pendant)
a durée nécessaire pour polymériser ou vulcaniser la résine.
En général, on peut choisir la résine textile parmi plusieurs catégories différentes. Selon le type de la résine choisie, on a intérêt à suivre l'une des techniques suivantes pour obtenir les vêtements possédant les propriétés nouvelles désirées. Dans chacun des procédés mentionnés ci-dessous, les techniques d'application et l'ordre d'application de la résine textile, du polymère synthétique, du catalyseur, de l'agent hydrophobe, etc., peuvent varier comme il a été expliqué plus haut.
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1. Appliquer à l'étoffe une résine textile contenant un type de groupe fonctionnel, le catalyseur pour cette résine textile, un polymère acide synthétique et un hydrocarbure fluoré.
2. Sécher l'étoffe à une température insuffisante pour amorcer la catalyse de la résine textile.
3. Confectionner un vêtement avec cette étoffe.
4. Repasser le vêtement pour former des plis aux endroits désirés.
5. Soumettre le vêtement à une température suffisante pour catalyser et vulcaniser (ou polymériser) la résine textile. ryl) de traitenrent 11
1. Appliquer à J'étoffe une résine textile contenant plus d'un type de groupes fonctionnels, des catalyseurs pour chaque type de groupe fonctionnel, un polymère acide synthétique et un hydrocarbure fluoré.
2. Soumettre l'étoffe à des conditions telles que le groupe fonctionnel d'un type réagisse et que les autres groupes fonctionnels restent latents.
3. Confectionner un vêtement avec cette étoffe.
4. Repasser le vêtement pour former des plis aux endroits désirés.
5. Soumettre le vêtement à des conditions dans lesquelles les groupes fonctionnels restants réagissent avec la cellulose.
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1. Appliquer à t'étoffe une résine textile contenant plus d'un type de groupes fonctionnels, l'un de ces types étant constitué de sites d'insaturation éthylénique ; un polymère acide synthétique et un hydrocarbure fluoré
2. Sécher l'étoffe à une température telle que le catalyseur de la résine textile demeure latent.
3. Soumettre l'étoffe à une irradiation.
4. Confectionner un vêtement avec cette étoffe.
5. Former des plis aux endroits voulus dans le vêtement.
6. Soumettre le vêtement aux conditions de vulcanisation de la résine textile.
Dans chacun de ces traitements, on peut exécuter la vulcanisation (ou polymérisation) finale de la résine textile avant la confection du vêtement et dans ce cas on obtient une étoffe possédant des bonnes propriétés de non-repassage, possédant des propriétés d'hydrophobie et d'oléophobie et des propriétés d'expulsion des saletés. Par ailleurs comme on le voit ci-dessus on applique les diverses matières et on les sèche, on les soumet aux conditions de vulcanisation de la résine textile. etc., selon l'un des traitements qui ont été expliqués plus haut.
Les températures de séchage qui sont insuffisantes pour amorcer la catalyse dépendent naturellement du catalyseur choisi. En généra) cependant, on effectue ce stade de séchage à une vitesse d'environ 8 à 62 m/minute et à des températures comprises entre 107 et 149tC, de préférence sur une élargisseuse. L'intervalle des températures de séchage empiète dans une certaine mesure la gamme des températures de polymérisation qui a été indiquée plus haut. Quand on effectue le séchage à une température qui est comprise dans les deux gammes. c'est-à-dire dans l'intervalle de séchage et celui de poly mérisation, il est important d'éviter la polymérisation ou vulcanisation prématurée de la résine textile.
Le temps est évidemment ta variable fondamentale et quand on sèche le support à une température située dans la partie supérieure de l'intervalle indiqué, on doit prendre soin de ne pas chauffer le support pendant une durée suffisante pour amorcer la catalyse, ce qui aurait pour effet de vulcaniser au moins partiellement la résine textile.
Le présent procédé permet l'emploi de techniques d'irradiation lorsque la résine textile appliquée à la ma tière textile est une résine éthylénique. On peut utiliser efficacement pour irradier la matière textile un transformateur à noyau isolant que l'on fait fonctionner à un potentiel compris entre 100 000 et 500000 électronsvolts. Un tel transformateur est vendu par High Voltage
Engineering Corporation, Burlington, Massachusetts.
L'intensité de l'irradiation ionisante qu'il est nécessaire d'utiliser est d'au moins 32 électrons-volts pour chaque paire d'ions formée. Ainsi une irradiation de 32 volts et au-dessus est efficace. On peut utiliser efficacement aussi bien une irradiation par des particules à haute énergie qu'une irradiation ionisante.
La dose préférée d'irradiation est comprise entre 1000 rads et 100 mégarads, un rad étant la quantité d'irradiation à haute énergie du type qui produit une absorption d'énergie de 100 ergs par gramme de la matière absorbante. Cepen- dant, on préfère que la dose d'irradiation soit comprise entre 0, 5 et 5 mégarads
La vulcanisation ou polymérisation de la résine textile peut se faire en soumettant la matière textile portant cette résine à des conditions telles que le catalyseur amorce une réaction de réticulation entre les groupes hydroxyliques de ta cellulose dans la matière textile et convertisse la résine à un état thermodurci. Quand on traite une étoffe à 100a/o synthétique, la résine adhère à la matière et est convertie à un état thermodurci.
La température constitue l'activeur principal et en général une température comprise entre 100 et 300 (C environ est suffisante. Le milieu de réticulation qui supporte la température nécessaire peut être pratiquement toute substance qui est inerte à la fois vis-à-vis de l'étoffe et des ingrédients appliqués à cette étoffe, par exemple l'air chaud, la vapeur d'eau, etc.
Dans les cas ou la résine textile contient deux types différents de groupes fonc tionnels, le processus comporte en réalité deux stades de réticulation, dont le premier est exécuté à une température plus basse que le second et insuffisante pour amorcer le second type de catalyse, par exemple le premier stade est un chauffage partiel pour amorcer la catalyse alcaline et le second stade est un chauffage qui amorce la catalyse acide et aussi convertir) a résine à son état thermodurci.
La durée des divers stades varie selon la nature des ingrédients. Cependant dans chaque cas la durée de traitement est la durée nécessaire pour provoquer une réaction suffisante et/ou une réticutation de la résine textile, cette durée étant de préférence comprise entre environ 0, 1 et 30 minutes.
Les exemples suivants dans lesquels les parties et les pourcentages sont en poids, servent à illustrer l'invention.
En ce qui concerne les essais auxquels on soumet les étoffes préparées par les techniques décrites dans les exemples, on fait appel aux procédés suivants : l'essai d'oléophobie dont les résultats figurent dans les tableaux f et 11 est exécuté selon la norme décrite dans du Pont
Industrial Chemicals Information Bulletin SC 463
Rev 965. Les essais d'oléophobie dont les résultats figurent dans les tableaux 3, 4 et 5 sont exécutés selon le processus de ! a compagnie 3M. comme il est décrit dans l'appendice B d'une brochure intitulée Textile Chemicals du 2 janvier 1962 dans le chapitre Test
Methods-A.
Oil Repellency > . Toutes les valeurs d'hydrophobie sont déterminées par l'essai normalisé 22 ) 952 de AATCC. Toutes les valeurs d'expulsion des saletés sont obtenues par comparaison avec des normes désignées par les valeurs numériques 1, 0 à 5, 0 (la valeur 1, 0 représente un détachage très médiocre alors que la valeur 5, 0 indique une suppression virtuellement com plète de la tache). On tache les étoffes avec une huile minérale.
Après avoir taché t'étoffe. on la lave une fois dans une machine à laver automatique Kenmore en uti- lisant une tasse du détersif Tide # (vendu par Proctor and Gamble) et une température d'environ 60foc pour 1'eau de lavage. On sèche l'étoffe pendant 40 minutes environ à une température de l'ordre de 7 C. On compare les taches sur t'étoffe séchée avec les normes précitées. Les valeurs indiquées dans les tableaux sous les titres 5 lavages et 10 lavages représentent le degré de tachage après 5 ou 10 lavages normaux et ensuite un seul lavage pour enlever la tache.
Exemple l
On prépare un bain de foulardage en dispersant dans de l'eau. 24 /0 de dihydroxy-diméthylol-éthylène-urée (solution aqueuse à 50 < '/o). 4, 3"/o de nitrate de zinc (solution aqueuse à 500/(, de [n (NO),. 6HSO]) ; 10 /0 d'un copolymère en émulsion comprenant 70ou0 d'acryiate d'éthyle et 30 /, d'acide acrylique ; 6 D/f de FC-208)) (émulsion résineuse fluorochimique vendue comme agent hydrophobe par 3M Co.) :
6'Vo de Nalan W lun agent hydrophobe résineux cationique modifié vendu par du Pont de Nemours) ; et 2, 3 I/,, d'alkylphénol éthoxylé. On foularde avec ce bain des échantillons d'une étoffe de Dacron ) et de coton (65/ 35) de façon à réaliser une absorption à l'état humide d'environ 50"A). On sèche l'étoffe sur une élargisseuse à une vitesse d'environ 11,') m/minute à une température d'environ 120 à 138 C jusqu'à avoir réduit la teneur en humidité de t'étoffe à environ 5%.
On prépare avec t'étoffe ainsi traitée plusieurs paires de pantalons de travail pour hommes et on les repasse sur une presse Hoffman par la technique usuelle et ensuite on les presse dans une presse chaude suivant le cycle ci-après : 5 secondes à la vapeur, 10 secondes de cuisson et 5 secondes sous vide. On suspend les pantalons repassés sur un transporteur en mouvement conti nuel au sein d'une étuve et on vulcanise pendant environ 15 minutes à 151 C.
On soumet ces pantalons aux essais pour déterminer l'expulsion des saletés, t'oléophobie et l'hydrophobie. aussi bien initialement qu'après blanchissage un certain nombre de fois. Même après les processus des essais, les pantalons conservent leurs plis dans des conditions satisfaisantes. Les résultats de ces essais sont présentés dans le tableau 1.
Exernple 2 (comparatif)
Le procédé de cet exemple est le même que celui de l'exemple I sauf que la solution de foulardage ne contient pas les 10% du copolym¯re en émulsion (70 0/o d'acrylate d'éthyle et 30 ouzo d'acide acrylique). Les essais exécutés sur les pantalons donnent les résultats également résumés dans le tableau 1
Exentple 3 (comparatif)
Le procédé de cet exemple est le même que celui de l'exemple 1 sauf que 1'on supprime les 6 /o de FC.
208 et les 6"/o de Na) an W > . Les résultats des essais figurent également dans le tableau I.
Tableau @ Exemple I Exemple 28 Exemple 3t
Brut apr¯s traitement
OlÚophobie 6 5 0
Hydrophobie 93 100 0
Apr¯s un lavage
Expulsion des saletÚs 4.5 @. 3 4, 3 Oléophobie 6 5 0
Hydrophobie 70 100 0
Après 5 lavage.
?
Expulsion des saletés 3, 5 1 2, 8
Oéophobie 6 6 1
Hydrophobie 50 100 0 A près 10 lavages
Expulsion des saletés 3, 2 1, 1 2, 8
Oléophobie 4 6 1
Hydrophobie 50 93 0
Comparatifs
Exemple 4
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple 1 sauf que l'on remplace la dihydroxy-dimÚthylol-Úthyl¯ne-urÚe par 18% de N-mÚthylol-acrylamide (solution aqueuse à 50%). On soumet également l'étoffe séchée à une irradiation dans un transformateur à noyau isolé fabriqué par High Voltage Engineering
Corporation de Burlington, Massachusetts.
On fait passer l'étoffe par I'appareil d'irradiation à une vitesse d'environ 36 m/minute et avec un réglage du transformateur à environ 500 kilovolts et 15 milliamp¯res, l'étoffe étant disposée sous forme d'un feston à 5 boucles pendant l'irradiation d'environ 2 mégarads. Les ré sultats de ces essais sont présentés dans le tableau @@.
Exemple 5 (comparatif)
Le procédé est le même que dans 1'exemple 4 sauf que le bain ne contient pas les 10 lo du copolymère en Úmulsion (70% d'acrylate d'Úthyle et 30 0/c d'acide acrylique). Les résultats des essais sur des pantalons sont présentes dans le tableau 11.
Exemple 6 (comparatif)
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple 5 sauf que l'on supprime du bain de foulardage les 6 /o de FC-208 ¯ et de Nalan W . Les résultats des essais sur des pantalons sont présentés dans le tableau fI.
Tableau II
Exemple 4 Exemple 5* Exemple 6*
Brut apr¯s traitement Oteophobie 7 5 0
Hydrophobie 100 100 0 Après zn lavage
Expulsion des saletés 3, 9 1, 3 3, 9 Oléophobie 6 6 0
Hydrophobie 70 100 0 Après 5/avages
Expulsion des saletés 2, 9 1, 4 2, 4
Oléophobie 6 6 1
Hydrophobie 50 100 0
Après 10 lavages
Expulsion des saletÚs 2,1 1, 5 2, 2 Oléophobie 4 6 1
Hydrophobie 50 93 0 * Comparatifs
Exemple 7
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple 1 sauf que la proportion du produit FC208 est de 0,
5% et la proportion du copolymère acry late d'éthylelacide acrylique est de 8 /o. Les résultats des essais sont consignés dans le tableau ITI.
Exemple 8
Le procédé de cet exemple est le même que celui de' 1'exemple 1 sauf que la proportion de FC-208 ¯ est de 0, 25% , la proportion du copolymère acrylate d'éthyle/ acide acrylique est de 8% et la tempÚrature de réticulation est de 171¯C. Les résultats des essais sont consignés dans le tableau 111.
Exernple 9
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple I sauf que la proportion de ( FC-208 > est de 0, 5 %, la proportion du copolymère acrylate d'éthyle/ acide acrylique est de 6"/o et) a température de réticulation est de 171 C. Les résultats des essais sont consignés dans le tableau 111.
Tableau t ! !
Brut après traitement, Expulsion des saletea
oléophobie après 1 lavage
Exemple 7 90 3, 8
Exemple 8 70 3, 0
Exemple 9 70 3, 6
Alors que l'oléophobie des étoffes préparées selon les exemples 7, 8 et 9 est notablement réduite lors du blanchissage en raison de la faible proportion utilisée de FC-208 les étoffes initiales possèdent cependant un degré élevé d'oléophobie initiale et des bonnes propriétés d'expulsion des saletés, de sorte que les produits seraient utiles dans les cas ou les blanchissages ou les nettoyages ne sont pas fréquents, par exemple comme des tissus d'ameublement.
E ? iple 10
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple 1 sauf que la proportion du FC-208 est de 6 /o, la proportion du copolymère acrylate d'éthyle/ ? acide acrylique est de 2',/In et la température de réticu- lation est d'environ 163 C. Les résultats des essais figurent dans le tableau IV.
Tableau 1V
Brut après traitement Exemple 10
Oléophobie 120
Hydrophobie 100 A près I lavage
Expulsion des saletés 4, 0
Oléophobie 120
Hydrophobie 100
Après 5 lavages
Expulsion des saletés 3, 0 Oéophobie) loo
Hydrophobie 50 Exenlple I I
Le procédé est le même que dans 1'exemple 1 sauf que l'on remplace le nitrate de zinc par 4, 3 ouzo de chlorure de magnésium (MgCl2.6H2O). On obtient des résultats similaires à ceux de 1'exemple 1.
Exentple I v
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple I sauf que l'on remplace le copolymère acrylate d'éthyle/acide acrylique par l'un des copolymères ci-après, et on obtient des résultats similaires à ceux de exemple 1.
Acrylate de butyle/acide acrylique (12/88)
Acrylate de butyle/acide acrylique (30/70)
Acrylate de butyle/acide acrylique (80/20)
Acrylate de butyle/acide acrylique (88/12)
Acrylate d'éthyle/acide méthacrylique (70/30)
Acrylate d'éthyle/acide itaconique (70/30)
Méthacrylate de méthyle/acide acrylique (70/30)
Acrylamide/acide acrylique (10/90) Acrylate d'éthyle, acide acrylique'acrylamide (50138112)
Acrylate d'éthyle/acide acrylique/acrylamide (65g30J5).
Exemple 13
Le procède de cet exemple est le même que celui de l'exemple I sauf que l'on n'incorpore pas dans le bain de foulardage la dihydroxy-diméthylol-éthylène-urée, le copolymère acrylate d'éthyle/acide acrylique et le Nalan W . Au lieu de cela, on applique le copolymère acrylate d'éthyle/acide acrylique à l'étoffe et on sèche cette étoffe avant l'application de la solution de foulardage. Les résultats des essais figurent dans le tableau V.
Exe/nple 14
Le procédé de cet exemple est le même que celui de l'exempte 13 sauf que l'on n'incorpore pas dans le bain l'alkyl-phénol éthoxylé. Les résultats des essais des étoffes sont résumés dans le tableau V.
Exemple 15
Le procédé de cet exemple est le même que celui de 1'exemple 13 sauf que l'on supprime le nitrate de zinc et l'alkyl-phénol éthoxylé de la solution de foulardage.
Les résultats des essais sont résumés dans le tableau V.
Tableau V
Exemple 13 Exemple 14 Exemple 15 Bnlt après traitement Oléophobie 120 120 120
Hydrophobie 90 100 loo
A 1 lavage
Expulsion dessaisies 3. 8 3. 0 2, 8 Oléophobie 1 t 0 50 90
Hydrophobie 50 50 50
Après 3 lavages
Expulsion des saletés 3, 0 2, 0 2, 0 Oléophobie 50 0 80
Hydrophobie 50 50 0
Exemple 16
On répète le même procédé que dans les exemples précédents mais avec d'autres étoffes y compris des étoffes contenant des fibres de rayonne de viscose,
des fibres ( (Orlon)), des fibres ¸ Acrylan ¯, des fibres d'acé- tate de polypropylène, etc. et dans tous les cas on obtient des améliorations analogues d'oléophobie, d'hydrophobie et d'expulsion des saletés.
Alors que la durabilité des caractéristiques d'oléophobie et d'hydrophobie que l'on obtient par le présent procédé est parfois légèrement inférieure aux normes industrielles des vêtements de pluie, après des blanchissages répétés, le degré d'hydrophobie et d'oléo- phobie conservé procure des avantages dans de nombreuses applications autres que la fabrication d'imperméables. Par exemple, des nappes ou certains articles vestimentaires comme des chemises ou des pantalons présentent des propriétés améliorces, en ce sens que des aliments ou des boissons accidentellement renversés à la surface de J'étoffe peuvent être essuyés sans pénétrer trop profondément dans l'étoffe. De plus, le restant des taches peut être enlevé par un blanchissage ultérieur.
La description et les exemples ci-dessus montrent que l'invention fournit des textiles possédant la combinaison jusqu'à maintenant irréalisable de propriétés d'oléo- phobie et d'expulsion des saletés. De plus, on peut obtenir toutes ces caractéristiques sur des étoffes contenant des fibres polymères synthétiques : de ce fait. les étoffes et les vêtements peuvent être blanchis pour les détacher sans détruire les caractéristiques d'hydrophobie et d'oléophobie. L'invention permet en outre d'introduire les caractéristiques d'oléophobie, d'hydrophobie et d'expulsion de saletés dans des étoffes qui possèdent déjà les propriétés d'un repassage durable ou de possibilités de lavage sans repassage.