EP0112744B1 - Procédé de neutralisation accélerée de substrats textiles cellulosiques et appareils de mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de neutralisation accélerée de substrats textiles cellulosiques et appareils de mise en oeuvre Download PDF

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EP0112744B1
EP0112744B1 EP83402269A EP83402269A EP0112744B1 EP 0112744 B1 EP0112744 B1 EP 0112744B1 EP 83402269 A EP83402269 A EP 83402269A EP 83402269 A EP83402269 A EP 83402269A EP 0112744 B1 EP0112744 B1 EP 0112744B1
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EP
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carbon dioxide
treatment
substrate
neutralizing
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Jean-Pierre Zumbrunn
Jean Levielle
André Thomas
Françoise Grangette
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
TEINTURERIE DE CHAMPAGNE
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
TEINTURERIE DE CHAMPAGNE
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Publication date
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    • D06B19/00—Treatment of textile materials by liquids, gases or vapours, not provided for in groups D06B1/00 - D06B17/00
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
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    • D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/38—Oxides or hydroxides of elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
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    • D06M11/70—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with phosphorus or compounds thereof, e.g. with chlorophosphonic acid or salts thereof with oxides of phosphorus; with hypophosphorous, phosphorous or phosphoric acids or their salts
    • D06M11/71—Salts of phosphoric acids

Definitions

  • the present invention relates to an accelerated neutralization process for cellulosic textile substrates and to processing apparatuses.
  • the textile industry and more particularly that of the development of particular qualities of cotton in yarn, woven, knitted, pure or in mixture uses techniques known as mercerization or caustification. These operations are carried out by bringing the cellulosic material into contact with an aqueous solution of caustic soda.
  • German patent 120,344 describes a mercerization method during which a treatment with carbon dioxide takes place in order to eliminate the shrinking effect of the sodium hydroxide solution.
  • the material having acquired the particular qualities sought leaves the mercerizing or causticizing machine, impregnated with sodium hydroxide solution. Pressing roller pressing makes it possible to limit the amount of soda lye entrained. Rinses are then carried out to remove the residual alkali.
  • cellulose has a great chemical affinity for soda, and the divided nature of the fibers is favorable for liquid retention by capillarity.
  • alkali-cellulose C 12 H 20 0 10 .2NaOH.
  • One of the conventional, discontinuous processes for removing alkali consists in practicing a succession of rinses requiring the use of repetitive loads of cold, hot, acidulated water on the same machine, for a given load of textile.
  • Another usual, continuous process consists in using a series of rinsing machines, in series, which can be tanks on casters; the textile scrolling continuously.
  • the total duration of the operations, including the idle times, is around two hours, or more if the hot rinse water is not preheated.
  • the continuous variant uses the same baths, in a succession of machines or enclosures.
  • the abundance of cold, hot or acidulated water volumes is essential to avoid any trace of residual alkali, detrimental to the quality and which can even disturb other subsequent operations, dyeing for example.
  • the neutralizing medium is at a temperature between 70 and 90 ° C.
  • Carbon dioxide vis-à-vis alkaline cellulosic textile substrates behaves like an active gas reacting on the one hand on caustic soda NaOH, and on the other hand on the chemical bond known as alkali-cellulose.
  • the direct reaction of carbon dioxide with free caustic soda and alkali-cellulose has the advantageous consequence of immediate in-situ neutralization, with formation in both cases of sodium hydrogen carbonate, known as sodium bicarbonate, practically neutral and harmless to the environment.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that the sodium bicarbonate, neutral salt does not disturb a possible subsequent operation of treatment of the caustified or mercerized textile, for example, bleaching or dyeing. Consequently, it is not always essential to rinse the neutralized textile load abundantly before said operation, which represents a saving of time and a saving of water.
  • the effluents leaving neutralization and its possible rinses are, by definition neutral or at a pH close to 8, at most 8.3, a value compatible with the standards for discharging waste water. Thus, they can be rejected directly, without further processing.
  • an accidental discharge of water loaded with sodium hydroxide which can therefore be at a pH of 10 to 14, well above the discharge tolerances, is not possible, which has a predominantly favorable impact on the risks. accidental pollution.
  • the reactions of alkali cellulose and caustic soda with carbonic acid H 2 CO 3 are practically instantaneous.
  • the neutralization time therefore only depends on the temperature, the speed of injection of carbon dioxide into the neutralization enclosure and of course, the capacity of the neutralization machine, to ensure rapid contact between the reagent and the products to be neutralized.
  • the contact between the substrate impregnated with free alkali hydroxide or fixed on cellulose and the neutralizing fluid containing carbon dioxide can be carried out in the gas phase, in the aqueous phase or in the combined gas and aqueous phases, the order of the phases being dependent of the type of continuous or discontinuous process.
  • the neutralizing fluid is introduced as a function of demand in relation to the quantity of alkali to be neutralized.
  • Carbon dioxide can be brought into contact with the cellulose substrate, impregnated with alkali hydroxide, in the gaseous state, which corresponds to the creation of a neutralizing atmosphere.
  • the water of said solutions can be brought to a temperature of 30 to 90 ° C, preferably 70 to 80 ° C, which significantly improves the kinetics of the reaction, compared to the use of cold water.
  • the technique of spraying an emulsion has the advantage of allowing the textile spun, therefore crushed by the pressure rollers of the mercerizing or causticizing machine, to regain volume by swelling under the action of the water emulsion - C0 2 - C0 3 H 2 from where supply to the heart, neutralizing solution and activation of the process.
  • the process of accelerated neutralization of cellulosic textile substrates with carbon dioxide is applicable in the treatment of textiles by the aqueous route in the continuous and discontinuous processes, in contact apparatus.
  • the in-situ neutralization technique consists of spraying on the textile material in constant movement, a gaseous stream of carbon dioxide or an aqueous emulsion water-C0 2 -C0 3 H 2 as previously described, with distribution at one or more points depending on the width of the textile sheet.
  • the gas or emulsion supply pressure is adjusted so that the neutralizing jet passes through the material and already performs a pre-neutralization to the core.
  • Neutralization being implemented in a closed enclosure, it remains permanently filled with carbon dioxide, which makes it possible to obtain contact with the textile material, conducive to possible additional neutralization with carbon dioxide gas.
  • the consumption of carbon dioxide by the alkali permeating the fibers can imply a depression inside the treatment enclosure, also a regulation of the gas pressure ensures the supply of carbon dioxide gas, with a view to neutralization complementary.
  • the regulation is independent of the textile impregnation rate and the alkali concentration, it only reacts to the demand for neutralizing gas, itself dependent on the presence of caustic soda and alkali-cellulose in the material. treatment.
  • This regulation mode gives great safety in use and allows a saving of reagent because, in case of stopping the introduction of alkaline textile or in case of passage of a non-alkaline product, the injection of fluid neutralizer will be automatically stopped as soon as the set pressure is reached.
  • the very short contact time between the textile material and the neutralizing reagent is compatible with the running speeds of the material.
  • aqueous phase It has been found advantageous to follow the previous neutralization phase, called the gaseous phase, with an aqueous phase.
  • the treatment in aqueous phase is carried out by impregnating the textile with water saturated with carbon dioxide. This impregnation with water containing carbonic acid H 2 CO 3 makes it possible to remove, if necessary, the last traces of the alkalinity of the textile while ensuring pre-rinsing.
  • the introduction of carbon dioxide into the water is controlled and adjusted so as to introduce carbon dioxide as soon as the pH of the aqueous impregnation solution returns to alkaline values.
  • This introduction is supplemented by a supply of fresh water and a purge, the flow rates of which are calculated so as to avoid the accumulation of sodium hydrogen carbonate.
  • the supply of fresh water is ensured by this injection, and it is therefore not necessary to renew the water of the base serving as a pre-rinse. Excess neutral water is removed continuously in a conventional manner.
  • a final rinse in water is carried out for the textile, considered as finished material. This rinsing can be brief if the textile undergoes a complementary bleaching or dyeing treatment because it is only impregnated with sodium hydrogen carbonate.
  • the characteristics of direct and accelerated neutralization are applicable in batch processes, and usable in contact apparatus.
  • the neutralization treatment is carried out by charge; the general principles of processing being identical to those set out for the continuous system.
  • a so-called gas phase neutralization treatment is carried out with the creation of an atmosphere of carbon dioxide.
  • this first treatment is completed by neutralization in the aqueous phase by impregnation in a saturated aqueous solution of carbon dioxide, or an emulsion ea U -C0 2 -CO 3 H 2 .
  • the treatment is preferably carried out in an enclosure filled with a carbon dioxide anhydride, preferably provided with a tank bottom containing dissolved carbon dioxide in which the textile is bubbled.
  • the textile strip the ends of which are connected to form a loop, circulates in the enclosure for neutralization, then rinsing.
  • the devices making it possible to implement the accelerated neutralization process for cellulosic substrates can be of a conventional type, to which are added a gas pressure detector, connected to a gas pressure regulator, in the sealed treatment enclosure in relation to a neutralizing fluid flow meter from a storage facility and means for distributing and injecting the neutralizing fluid.
  • the point of injection of the neutralizing fluid is located at the bottom of the treatment enclosure and the point of insertion of the detector in the upper half of said enclosure.
  • This equipment of the discontinuous dyeing machine type consists of a sealed sealed enclosure (1) provided with a turnstile (2), with a door or with an airlock system (3) for the introduction and removal of the textile.
  • This dyeing machine is equipped with a device specific to neutralization with carbon dioxide which comprises a gas pressure regulator (4) which controls the arrival of the neutralizing fluid, the detector member of the regulator (5) regulates a pressure gas in the enclosure (1) by controlling the distribution of carbon dioxide from a storage (6), via the flow meter (7) and the distribution piping (8) and the point of injection (9) at the bottom of the treatment enclosure.
  • the gas distribution via (7) and (4) is provided with a bypass (10) by which the air is purged, if necessary, while saturating the base of the vessel (11) by water, introduced by the valve (12), (used for filling or rinsing).
  • the valve (1) calibrated a few millibars above the calibration of the pressure regulator (4) allows the product to be evacuated from the purge and serves as an anti-pressure safety device.
  • the turnstile (2) is then started and circulates the sheet of fabric (14) both in the upper part of the enclosure (1) filled with carbon dioxide and in the foot the tank (11) water saturated with carbon dioxide.
  • the reaction for neutralizing sodium hydroxide in sodium hydrogen carbonate is instantaneous and its duration depends only on the capacity for introduction of carbon dioxide controlled by the pressure regulator (4); the consumption of carbon dioxide depends only on the alkaline demand provided by the fabric.
  • the indication of end of reaction is obtained by observation of the flow meter (7) which indicates the stopping of the circulation of carbon dioxide in the distribution circuit (8).
  • the water at the bottom of the tank, loaded with sodium bicarbonate, can be removed without further treatment by commissioning the purge valve (15).
  • a load of cotton fabric is introduced, leaving a causticizing machine, impregnated with causticizing liquor, the content of which, corresponding to caustic soda and alkali-cellulose, cumulative amount is 25 kg, expressed as NaOH.
  • the enclosure is optionally purged of its air while saturating the base with water, the valve being tared once and for all a few millibars above the setting of the gaseous pressure regulator of the enclosure.
  • the turnstile is started up so as to circulate the sheet of fabric both in the enclosure filled with C0 2 gas and in the bottom of the tank saturated with C0 2 .
  • the indication of end of reaction being given by the stopping of the passage of the gas flow visualized by the flow meter, a new water charge of 1,000 liters is optionally introduced for rinsing the 100 kg of neutralized tissue.
  • the bottom of the tank is heated to 70-80 ° C, for 10 minutes in the particular case of this example.
  • the time required for neutralization and rinsing is maximum 20 minutes.
  • a consumption of C0 2 of 29 kg is observed, ie a utilization yield of 95%.
  • the additional 5% of C0 2 corresponds to the inevitable losses due to leaks in the system.
  • Figure 2 of the accompanying drawing shows by way of example a continuous textile machine which includes the neutralization and rinsing installations.
  • This apparatus for vertical unwinding of textile consists of a sealed sealed enclosure comprising a vertical section in which the neutralizing treatment of the textile material in the gas phase is carried out, extended by a curved section in which the treatment in the aqueous phase is carried out , supplemented by the rinsing section proper and the vertical section for raising the treated fabric.
  • This assembly is as follows, taking the example of a sheet fabric leaving a causticizing machine, after expressing the excess sodium liquor by pressure rollers.
  • the upper part of the first vertical section (1) is provided with sealing means (2) such as flexible lips, the material to be treated (3) is introduced into the enclosure by a system of distributing rollers (13), the rotation speed adjusts the speed of the fabric.
  • This first part of this vertical section (1) of the downward unwinding of the cellulosic substrate is provided with at least one series of means (14) for projecting the neutralizing fluid, arranged perpendicularly to the direction of unwinding of the textile and to the two faces thereof. ci, upstream or downstream of the distributor rollers (13).
  • These spraying means (14) are of a conventional type, constituted for example by a series of nozzles or perforated tubes, placed opposite each side of the textile and staggered with respect to each other, so as to project an emulsion of carbon dioxide and water on the tissue with sufficient upstream pressure for the jets to pass through the tissue, without adversely affecting their effect, and allowing neutralization at the core.
  • the pressure of the neutralizing fluid is adjusted according to the thickness of the fabric.
  • FIG. III shows a representation of a ramp (14) of perforated tubes arranged on either side of the fabric, supplied with emulsion by a conventional mixer-emulsifier system (23) to which the C0 2 pipe (15) and the hot water pipe (16) (representation by a ramp).
  • a conventional mixer-emulsifier system (23) to which the C0 2 pipe (15) and the hot water pipe (16) (representation by a ramp).
  • the temperature of around 70 ° C for the water is favorable.
  • the fabric sheet After neutralization treatment by spraying-spraying at the nozzles (14), the fabric sheet approaches the middle and lower part (17) of the first vertical section, the atmosphere of which is formed by the projected excess carbon dioxide.
  • the length of this second section is determined so as to obtain a contact time of 15 to 30 seconds. Additional neutralization can be ensured if necessary, by introduction of gaseous carbon dioxide in (15) pilot by a regulator of the type described (4) with another detector (5).
  • the section of the enclosure (1) is delimited, at its upper part by the entry or sealing airlock (2) and at its lower part by the water level (11), the latter being contained in the curved part (12) of the installation, water level known as the base of the tank.
  • C0 2 is automatically regulated using a pressure regulator (4) identical to that described in figure (1), the detector (5) of which is placed in the vertical part charged with gas, for example at the level indicated on Figure II.
  • the pressure sensing member (5) controls the distribution of carbon dioxide via the flow meter (7) and the distribution pipes (10) and (8), the latter ending in (10), from the storage of C0 2 (6).
  • Neutralization safety the optional use of which depends on the degree of alkalinity of the fabric, is ensured by an additional injection of carbon dioxide in (9) inside the curved lower section (12) of the treatment, in the base (11).
  • This additional injection of carbon dioxide is controlled by a standard pH regulation of the base (11); this probe (18) being placed for example at the point indicated in FIG. II.
  • This so-called security system can absorb an exceptional point of alkalinity.
  • the fabric after neutralization treatment leaves the curved section (12) by an optional airlock (19), having the function of additional safety, although the carbon dioxide by the rollers (20), is drawn towards the rinsing section (21) then guided by the rollers (22), the rotational speed of which, coupled with that of the rollers (20) and (13), controls the movement of the fabric.
  • the liquid levels are adjusted by conventional devices such as overflows (not shown), and the water flow rates are adjusted according to the criteria for elimination of the hydrogen carbonate, to avoid its accumulation.
  • a system of safety valve (24) and bypass (25) of the pressure regulator is arranged on the treatment enclosure to allow it to be purged of air.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de neutralisation accélérée de substrats textiles cellulosiques et des appareils de mise en oeuvre.
  • L'industrie textile et plus particulièrement celle de l'élaboration de qualités particulières de coton en fil, tissé, tricoté, pur ou en mélange utilise des techniques dites de mercerisage ou caustification. Ces opérations sont effectuées par mise en contact de la matière cellulosique avec une solution aqueuse de soude caustique.
  • Le brevet allemand 120.344 décrit une méthode de mercerisage au cours de laquelle intervient un traitement par l'anhydride carbonique en vue de supprimer l'effet rétrécissant de la lessive de soude. La matière ayant acquise les qualités particulières recherchées, sort de la machine de mercerisage ou caustification, imprégnée de lessive de soude. L'exprimage par rouleaux presseurs permet de limiter la quantité de lessive de soude entraînée. Des rinçages sont ensuite pratiqués pour enlever l'alcali résiduel. Mais la cellulose présente une grande affinité chimique pour la soude, et le caractère divisé des fibres est favorable à une rétention de liquide par capillarité. Il est donc nécessaire de multiplier les rinçages avec des volumes d'eau importants et d'intercaler des rinçages à l'eau acidulée destinés à éliminer la soude caustique et à rompre la liaison chimique soude-cellulose, dite alcali-cellulose, C12H20010.2NaOH.
  • Un des procédés classiques, en discontinu, d'élimination de l'alcali, consiste à pratiquer une succession de rinçages nécessitant l'usage de charges répétitives d'eau froide, chaude, acidulée sur une même machine, pour une charge donnée de textile.
  • Un autre procédé usuel, continu, consiste à utiliser une succession de machines de rinçage, en séries, qui peuvent être des cuves à roulettes; le textile défilant en continu.
  • A titre d'exemple, un coton jersey sortant d'une machine à caustifier et débarassé au maximum de l'excès de lessive de soude par exprimage entre deux rouleaux presseurs nécessite, selon la technique connue pour 100 kg de matière sèche, imprégnée d'un poids sensiblement égal de lessive de soude de caustification, à 25 % environ de soude caustique NaOH, la succession de rinçages suivants, en discontinu et dans la même machine:
    • 1ère opération, rinçage avec 1000 litres d'eau froide, durée 15 minutes;
    • 2ème opération, rinçage avec 1000 litres d'eau à 60° C, durée 15 minutes ou plus
    • 3ème opération, rinçage avec 1000 litres d'eau froide chargée de quelques kg d'acide acétique, durée 15 minutes;
    • 4ème opération, rinçage avec 1000 litres d'eau froide, durée 15 minutes;
    • 5ème opération identique à la précédente.
  • La durée totale des opérations avec les temps morts compris, se situe aux environs de deux heures, ou plus si l'eau chaude de rinçage n'est pas préchauffée. La variante en continu utilise les mènes bains, dans une succession de machines ou d'enceintes.
  • L'abondance des volumes d'eau froide, chaude ou acidulée est indispensable pour éviter toute trace d'alcali résiduel, préjudiciable à la qualité et pouvant même perturber d'autres opérations ultérieures, teinture par exemple.
  • Les inconvénients de la technique ainsi décrite apparaissent nettement et la pratique industrieile les confirme. La technique discontinue est couteuse en eau, en main d'oeuvre pour la manutention, par les controles et le temps d'immobilisation de la machine; et la technique continue est couteuse en eau, en investissements machine et surface au sol.
  • Par ailleurs, il existe toujours un risque de rétention d'alcali. Il est donc nécessaire d'effectuer des contrôles de pH pour s'assurer qu'il n'est pas nécessaire de pratiquer une opération supplémentaire de rinçage.
  • Un autre inconvénient commun aux deux procédés est relatif à l'environnement. En effet, le rinçage de 100 kg de textile selon l'exemple ci- dessus, produit 5000 litres d'eau polluée par environ 25 kg de soude caustique pure, très incomplètement neutralisée par la charge intermédiaire d'eau acidulée. En effet, par exemple, 3 kg d'acide acétique ne neutraliseraient que 2 kg de soude caustique, et il en resterait encore 23 kg soit 92 /% à l'état libre. Il est donc impératif, pour respecter les normes de rejet d'eau résiduaire, de prévoir une station d'épuration capable de neutraliser cette alcalinité, ce qui correspond à des contraintes, technique et économique, supplémentaires pour l'entreprise textile.
  • Des travaux ont été entrepris pour élaborer un procédé permettant d'éliminer totalement les risques d'alcalinité résiduelle dans les fibres textiles, tout en produisant un effluent dont le pH correspond à une absence totale de soude caustique. De plus, on a recherché à éviter les grandes consommations d'eau et la pollution, tout en économisant l'énergie et en réduisant les temps de traitements.
  • Selon le procédé proposé on réalise la neutralisation directe accélérée in-situ de substrats textiles cellulosiques imprégnés d'hydroxyde alcalin libre ou fixeé sur la cellulose par contact avec de l'anhydride carbonique, sans rinçages préalables. Le milieu neutralisant est à une température comprise entre 70 et 90° C.
  • L'anhydride carbonique vis à vis des substrats textiles cellulosiques alcalins se comporte comme un gaz actif réagissant d'une part sur la soude caustique NaOH, et d'autre part sur la liaison chimique dite alcali-cellulose. La réaction directe de l'anhydride carbonique avec la soude caustique libre et l'alcali-cellulose a pour conséquence avantageuse une neutralisation in-situ immédiate, avec formation dans les deux cas d'hydrogéno-carbonate de sodium, dit bicarbonate de sodium, produit pratiquement neutre et inoffensif pour l'environnement.
  • L'hygroscopicité de la soude caustique, sa propriété de donner des solutions visqueuses et sa grande affinité chimique pour la cellulose étaient responsables des importantes difficultés de son élimination. L'hydrogéno-carbonate étant un sel minéral dont les propriétés physiques et chimiques sont différentes, peut s'éliminer beaucoup plus facilement. De ce fait, l'alcanité d'imprégnation du textile est transformée instantanément en hydrogéno-carbonate de sodium qui est éliminé par un rinçage sommaire à l'eau et les opérations de rinçages en bains multiples sont supprimées.
  • Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que le bicarbonate de sodium, sel neutre ne perturbe pas une éventuelle opération ultérieure de traitement du textile caustifié ou mercerisé, par exemple, le blanchiment ou la teinture. En conséquence, il n'est pas toujours indispensable de rincer abondamment la charge textile neutralisée avant la dite opération, ce qui repré- sente un gain de temps et une économie d'eau.
  • Les effluents sortant de la neutralisation et de ses éventuels rinçages sont, par définition neutres ou à un pH voisin de 8, au maximum 8,3, valeur compatible avec les normes de rejet des eaux résiduaires. Ainsi, ils peuvent être rejetés directement, sans traitement complémentaire. Par ailleurs, un rejet accidentel d'eau chargée en hydroxyde de sodium, pouvant donc être à un pH de 10 à 14, largement au dessus des tolérances de rejet, n'est pas possible, d'où une incidence prépondérante favorable sur les risques de pollution accidentelle.
  • Les réactions de l'alcali-cellulose et de la soude caustique avec l'acide carbonique H2CO3 sont pratiquement instantanées. La durée de neutralisation ne dépend donc que de la température, de la vitesse d'injection de l'anhydride carbonique dans l'enceinte de neutralisation et bien entendu, de la capacité de la machine de neutralisation, à assurer un contact rapide entre le réactif et les produits à neutraliser.
  • Le contact entre le substrat imprégné d'hydroxyde alcalin libre ou fixé sur cellulose et le fluide neutralisant contenant de l'anhydride carbonique peut être réalisé en phase gazeuse, en phase aqueuse ou en phases combinées gazeuse et aqueuse, l'ordre des phases étant fonction du type de procédé continu ou discontinu. Le fluide neutralisant est introduit en fonction de la demande en relation avec la quantité d'alcali à neutraliser.
  • L'anhydride carbonique peut être mis au contact du substrat cellulosiqué, imprégné d'hydroxyde alcalin, à l'état gazeux, ce qui correspond à la création d'une atmosphère neutralisante.
  • Il est également possible, et même avantageux de procéder à la neutralisation directe de l'hydroxyde alcalin libre ou fixé sur la cellulose, par projection en pulvérisation sur le substrat textile cellulosique d'une solution aqueuse saturée d'anhydride carbonique soit d'une solution aqueuse chargée en acide carbonique, H2COg. Le carbonique peut être pulvérisé simultanément avec de la vapeur d'eau.
  • La projection en pulvérisation sur le substrat cellulosique alcalin, d'une solution d'acide carboni que sursaturée en anhydride carbonique gazeux, donc une émulsion gaz-eau-acide carbonique correspond à une possibilité avantageuse de mise en oeuvre du procédé de l'invention.
  • L'eau des dites solutions peut être portée à une température de 30 à 90°C, de préférence 70 à 80° C, ce qui améliore sensiblement la cinétique de la réaction, par rapport à l'utilisation d'eau froide. La technique de projection d'une émulsion présente l'avantage de permettre au textile essoré, donc écrasé par les rouleaux presseurs de la machine à merceriser ou caustifier, de reprendre du volume en gonflant sous l'action de l'émulsion eau - C02 - C03H2 d'où apport à coeur, de solution neutralisante et activation du processus.
  • Tous les traitements créant une atmosphère gazeuse neutralisante, peuvent être considérés comme des traitements en phase gazeuse.
  • Le procédé de neutralisation accélérée des substrats textiles cellulosiques par l'anhydride carbonique est applicable dans le traitement des textiles par voie aqueuse dans les procédés continu et discontinu, dans des appareillages par contact.
  • Dans un procédé continu, que l'on ait à traiter un tissu en nappe, un tricot ou du fil, on considère que le textile sort de la caustification ou de la mercerisation en passant par un système destiné à exprimer le maximum de liqueur caustique; et c'est le coton imprégné de restes de liqueur sodique ainsi que l'alcali-cellulose formée qu'il convient de neutraliser.
  • La technique de neutralisation in-situ, consiste en une projection-pulvérisation sur la matière textile en constant défilement, d'un courant gazeux d'anhydride carbonique ou d'une émulsion aqueuse eau-C02-C03H2 comme précédemment décrit, avec distribution en un ou plusieurs points en fonction de la largeur de la nappe textile. La pression d'alimentation de gaz ou de l'émulsion est ajustée de manière telle que le jet neutralisant traverse la matière et réalise déjà une préneutralisation à coeur.
  • La neutralisation étant mise en oeuvre dans une enceinte fermée, celle-ci reste en permanence remplie d'anhydride carbonique, ce qui permet d'obtenir un contact avec la matière textile, propice à une éventuelle neutralisation complémentaire par l'anhydride carbonique gazeux.
  • La consommation d'anhydride carbonique par l'alcali imprégnant les fibres peut impliquer une dépression à l'intérieur de l'enceinte de traitement, aussi une régulation de la pression gazeuse assure l'alimentation en anhydride carbonique gazeux, en vue d'une neutralisation complémentaire.
  • La régulation est indépendante du taux d'imprégnation du textile et de la concentration en alcali, elle ne réagit qu'à la demande de gaz neutralisant, elle-même dépendant de la présence de soude caustique et d'alcali-cellulose dans la matière en traitement.
  • Ce mode de régulation donne une grande sécurité à l'utilisation et permet une économie de réactif car, en cas d'arrêt de l'introduction du textile alcalin ou encore en cas de passage d'un produit non alcalin, l'injection de fluide neutralisant sera automatiquement stoppée dès l'atteinte de la pression de consigne.
  • Le temps de contact très court entre le matériau textile et le réactif neutralisant, de l'ordre de 15 à 20 secondes, est compatible avec les vitesses de défilement de la matière.
  • Il a été trouvé avantageux de faire suivre la phase précédente de neutralisation, dite phase gazeuse, d'une phase aqueuse. Le traitement en phase aqueuse est réalisé par imprégnation du textile par de l'eau saturée d'anhydride carbonique. Cette imprégnation par de l'eau contenant de l'acide carbonique H2CO3 permet d'éliminer, si besoin était, les dernières traces l'alcalinité du textile tout en assurant un prérinçage.
  • L'association d'un traitement neutralisant avec de l'anhydride carbonique en phase gazeuse, avec un traitement en phase aqeuse représente un mode de mise en oeuvre techniquement très intéressant.
  • Au cours du traitement en phase aqueuse, l'introduction de l'anhydride carbonique dans l'eau est contrôlée et réglée de manière à introduire l'anhydride carbonique dès que le pH de la solution aqueuse d'imprégnation revient vers des valeurs alcalines. Cette introduction est complétée par un apport d'eau neuve et une purge dont les débits sont calculés de manière à éviter l'accumulation d'hydrogéno-carbonate de sodium. Dans le cas d'utilisation de l'injection d'une émulsion eau - C02 - C03H2, l'apport d'eau neuve est assurée par cette injection, et il n'est donc pas nécessaire de renouveler l'eau du pied de cuve servant de prérinçage. L'excès d'eau neutre est éliminé en continu de manière classique.
  • Un rinçage final dans l'eau est effectué pour le textile, considéré comme matière finie. Ce rinçage peut être sommaire si le textile subit un traitement complémentaire de blanchiment ou de teinture car il n'est imprégné que d'hydrogéno- carbonate de sodium.
  • Tous les effluents sortants du traitement continu sont neutres ou au maximum à pH 8,3, compatibles avec les normes de rejet des effluents industriels.
  • Les caractéristiques de la neutralisation directe et accélérée sont applicables dans les procédés en discontinu, et utilisables dans des appareillages par contact.
  • Le traitement de neutralisation est effectué par charge; les principes généraux du traitement étant identiques à ceux exposés pour le système en continu. Comme précédemment, on effectue un traitement de neutralisation dit en phase gazeuse avec création d'une atmosphère d'anhydride carbonique. Puis, on complète ce premier traitement par une neutralisation en phase aqueuse par imprégnation dans une solution aqueuse saturée d'anhydride carbonique, ou une émulsion eaU-C02-CO3H2.
  • Le traitement est mis en oeuvre de préférence dans une enceinte remplie d'une atmosphère d'anhydride carbonique, munie de préférence d'un pied de cuve contenant du gaz carbonique dissous dans lequel vient barboter le textile. La bande textile dont les extrémités sont reliées pour former une boucle, circule dans l'enceinte pour la neutralisation, puis le rinçage.
  • Les appareils permettant de mettre en oeuvre le procédé de neutralisation accélérée de substrats cellulosiques peuvent être d'un type classique, auxquels sont adjoints un détecteur de pression gazeuse, connecté à un régulateur de pression gazeuse, dans l'enceinte étanche de traitement en relation avec un débitmètre du fluide neutralisant provenant d'un stockage et des moyens de distribution et d'injection du fluide neutralisant.
  • Toutefois, il a été trouvé avantageux de réaliser certains appareils plus spécifiquement adaptés au procédé.
  • Dans le cadre d'un appareil de neutralisation en discontinu le point d'injection du fluide neutralisant est situé au fond de l'enceinte de traitement et le point d'insertion du détecteur dans la moitié supérieure de la dite enceinte.
  • Sur la figure 1 du dessin annexé, est représentée à titre d'exemple, une machine textile en discontinu.
  • Cet appareillage du type machine à teindre discontinue est constitué d'une enceinte fermée étanche (1) munie d'un tourniquet (2), d'une porte ou d'un système de sas (3) pour l'introduction et le retrait du textile.
  • On équipe cette machine à teindre d'un appareillage spécifique à la neutralisation par l'anhydride carbonique qui comprend un régulateur de pression gazeuse (4) qui commande l'arrivée du fluide neutralisant, l'organe détecteur du régulateur (5) régule une pression gazeuse dans l'enceinte (1) en commandant la distribution de l'anhydride carbonique, provenant d'un stockage (6), par l'intermédiaire du débitmètre (7) et de la tuyauterie de distribution (8) et le point d'injection (9) au fond de l'enceinte de traitement. La distribution de gaz via (7) et (4) est munie d'un by-pass (10) par lequel on purge, si besoin est, l'enceinte de son air, tout en saturant le pied de cuve (11) en eau, introduit par la vanne (12), (utilisée pour le remplissage ou le rinçage). La soupape (1), tarée à quelques millibars au-dessus du tarage du régulateur de pression (4) permet d'évacuer le produit de la purge et sert d'organe de sécurité antisurpression. Le tourniquet (2) est alors mis en marche et fait circuler la nappe de tissu (14) à la fois dans la partie supérieure de l'enceinte (1) garnie d'anhydride carbonique et dans le pied le cuve (11) l'eau saturée en anhydride carbonique.
  • La réaction de neutralisation de la soude en hydrogénocarbonate de sodium est instantanée et sa durée ne dépend que de la capacité d'introduction de l'anhydride carbonique pilotée par le régulateur de pression (4); la consommation de l'anhydride carbonique ne dépendant que de la demande alcaline apportée par le tissu.
  • L'indication de fin de réaction est obtenue par observation du débitmètre (7) qui indique l'arrêt de la circulation de l'anhydride carbonique dans le circuit de distribution (8). L'eau du pied de cuve, chargée de bicarbonate de sodium peut être éliminée sans traitement complémentaire par mise en service de la vanne de purge (15).
    • Exemple d'application
  • Par la porte ou par un système de sas, on introduit une charge de tissu de coton, sortant d'une machine à caustifier, imprégné de liqueur de caustification dont la teneur, correspondant à la soude caustique et à l'alcali-cellulose, en quantité cumulée est de 25 kg, exprimée en NaOH. On purge éventuellement l'enceinte de son air tout en saturant le pied de cuve en eau, la soupape étant tarée une fois pour toutes à quelques millibars au-dessus du tarage du régulateur de pression gazeuse de l'enceinte. On met en marche le tourniquet de manière à faire circuler la nappe de tissu à la fois dans l'enceinte garnie de C02 gazeux et dans le pied de cuve saturé en C02. L'indication de fin de réaction étant donnée par l'arrêt du passage du flux gazeux visualisé par le débitmètre, on introduit éventuellement une nouvelle charge d'eau de 1.000 litres pour le rinçage des 100 kg de tissu neutralisé.
  • Le pied de cuve est chauffé à 70-80'C, pendant 10 minutes dans le cas particulier de cet exemple. La durée requise pour la neutralisation et son rinçage est au maximum de 20 minutes.
  • On observe une consommation de C02 de 29 kg soit un rendement d'utilisation de 95 %. Les 5 % de C02 supplémentaire correspondent aux pertes inévitables dues aux défauts d'étanchéité du système.
  • La figure 2 du dessin annexé représente à titre d'exemple une machine textile continue qui regroupe les installations de neutralisation et de rinçage.
  • Cet appareillage à déroulement vertical de textile est constitué par une enceinte fermée étanche comprenant une section verticale dans laquelle s'effectue le traitement neutralisant de la matière textile en phase gazeuse, prolongée par une section courbe dans laquelle est mis en oeuvre le traitement en phase aqueuse, complétée par la section de rinçage proprement dite et la section verticale de remontée du tissu traité.
  • Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant, en prenant pour exemple du tissu en nappe sortant d'une machine à caustifier, après exprimage de l'excès de liqueur sodique par des rouleaux presseurs.
  • La partie supérieure de la première section verticale (1) est munie de moyens d'étanchéité (2) tels des lèvres souples, la matière à traiter (3) est introduite dans l'enceinte par un système de rouleaux distributeurs (13) dont la vitesse de rotation permet de régler la vitesse de défilement du tissu. Cette première partie de cette section verticale (1) du déroulement descendant du substrat cellulosique est munie d'au moins une série de moyens de projection (14) du fluide neutralisant, disposés perpendiculairement au sens de déroulement du textile et aux deux faces de celui-ci, en amont ou en aval des rouleaux distributeurs (13). Ces moyens de pulvérisation (14) sont d'un type classique, constitués par exemple par une série de buses ou de tubesperforés, placés en vis à vis de chaque face du textile et en quinconce les uns par rapport aux autres, de manière à projeter une émulsion d'anhydride carbonique et d'eau sur le tissu avec une pression en amont suffisante pour que les jets traversent le tissu, sans contrarier leur effet, et permettant une neutralisation à coeur. La pression du fluide neutralisant est réglée en fonction de l'épaisseur du tissu.
  • La figure III montre une représentation d'une rampe (14) de tubes perforés disposée de part et d'autre du tissu, alimentée en émulsion par un système mélangeur-émulsionneur classique (23) auquel parviennent la canalisation de C02 (15) et la canalisation d'eau chaude (16) (représentation par une rampe). Dans le cas particulier la température d'environ 70° C pour l'eau est favorable.
  • Après traitement de neutralisation par projection-pulvérisation au niveau des buses (14), la nappe de tissu aborde la partie moyenne et inférieure (17) de la première section verticale dont l'atmosphère est constituée par l'anhydride carbonique excédentaire projeté. La longueur de cette seconde section est déterminée de manière à obtenir un temps de contact de 15 à 30 secondes. Un complément de neutralisation peut être assuré si besoin est, par introduction d'anhydride carbonique gazeux en (15) pilote par un régulateur du type décrit (4) avec un autre détecteur (5).
  • La section de l'enceinte (1) est délimitée, à sa partie supérieure par le sas d'entrée ou d'étanchéité (2) et à sa partie inférieure par le niveau d'eau (11), celle-ci étant contenue dans la partie recourbée (12) de l'installation, niveau d'eau dit pied de cuve.
  • Le débit de C02 est régulé automatiquement en utilisant un régulateur de pression (4) identique à celui décrit sur la figure (1) dont le détecteur (5) est placé, dans la partie verticale chargée en gaz, par exemple au niveau indiqué sur la figure II.
  • Une surpression de quelques millibars est assurée en permanence par cette régulation qui commande l'entrée du C02 par le système d'injection d'émulsion C02-eaU-CO3H2. La demande en C02 est réglée par la consommation due à l'alcalinité du textile. Tout excès de C02 se traduit par une non absorption par le textile et se retrouve non utilisé dans l'enceinte (1), provoquant une surpression immédiatement détectée par la régulation; celle-ci réagissant en stoppant l'injection. La consommation en anhydride carbonique est ainsi automatiquement réglée en fonction de la demande du textile.
  • L'organe détecteur de pression (5) commande la distribution de l'anhydride carbonique par l'intermédiaire du débitmètre (7) et des tuyauteries de distribution (10) et (8), cette dernière aboutissant en (10), à partir du stockage de C02 (6).
  • Une sécurité de neutralisation, dont l'usage facultatif dépend du degré d'alcalinité du tissu, est assurée par une injection complémentaire d'anhydride carbonique en (9) à l'intérieur de la section inférieure courbe (12) de l'appareil de traitement, dans le pied de cuve (11). Cette injection complémentaire d'anhydride carbonique est commandée par une régulation pH classique du pied de cuve (11); cette sonde (18) étant placée par exemple au point indiqué sur la figure II. Ce système dit de sécurité peut permettre d'absorber une pointe exceptionnelle d'alcalinité.
  • Le tissu après traitement de neutralisation sort de la section courbe (12) par un sas d'étanchéité (19), facultatif, ayant pour fonction un complément de sécurité, bien que l'anhydride carbonique par les rouleaux (20), est entraîné vers la section de rinçage (21) puis guidé par les rouleaux (22), dont la vitesse de rotation, couplée avec celle des rouleaux (20) et (13), contrôle le défilement du tissu.
  • Les niveaux liquides sont ajustés par des dispositifs classiques tels surverses (non représentés), et les débits d'eau sont ajustés en fonction des critères d'élimination de l'hydrogéno-carbonate, pour éviter son accumulation.
  • Tous les effluents sortant de l'installation sont à un pH de 8 à 8,3. Les résultats et performances sont identiques à ceux obtenus en traitement discontinu.
  • De plus, un système de soupape de sécurité (24) et de by-pass (25) du régulateur de pression, identique à celui de la figure 1 est disposé sur l'enceinte de traitement pour permettre sa purge d'air.

Claims (9)

1. Procédé de neutralisation de substrats cellulosiques imprégnés d'hydrohyde alcalin libre ou fixé sur la cellulose, caracterisé en ce qu'on réalise une neutralisation in-situ directe et accélérée desdits substrats imprégnés, sans lavages préalables, par contact avec un fluide neutralisant contenant de l'anhydride carbonique en phase gazeuse, aqueuse ou associée; le milieu neutralisant étant à une température comprise entre 70 et 90° C, la régulation de la pression au cours du traitement commandant la quantité introduite de fluide neutralisant en fonction de la demande, reliée à la quantité d'alcali à neutraliser.
2. Procédé de neutralisation de substrats cellulosiques imprégnés d'hydroxyde alcalin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède à la neutralisation directe en phase gazeuse par projection en pulvérisation sur le substrat cellulosique, soit d'une solution aqueuse saturée d'anhydride carbonique, soit d'une solution aqueuse chargée en acide carbonique ou d'une solution aqueuse d'acide carbonique sursaturée en anhydride carbonique: la temperature de l'eau desdites solutions étant comprise de préférence entre 70 à 80° C.
3. Procédé de neutralisation de substrats cellulosiques imprégnés d'hydroxyde alcalin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on procède à la neutralisation par imprégnation du substrat cellulosique dans une liqueur aqueuse contenant de l'anhydride carbonique dissous, dont la teneur est contrôlée, par une régulation du pH qui réagit à l'alcalinité en autorisant l'injection d'anhydrique carbonique.
4. Procédé de neutralisation en discontinu de substrats cellulosiques, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat cellulosique se déroule dans une atmosphère d'anhydride carbonique, puis s'imprègne dans un pied de cuve constitué par une liqueur aqueuse contenant de l'anhydride carbonique dissous.
5. Procédé de neutralisation en continu de substrats cellulosiques imprégnés d'hydroxyde alcalin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat cellulosique en constant défilement est soumis à un traitement en phase gazeuse par projection d'anhydride carbonique selon la revendication 2, suivi d'une éventuelle complémentaire par l'anhydride carbonique gazeux, puis à sidiaire en phase gazeuse.
6. Appareil de mise en oeuvre du procédé de neutralisation accélérée de substrats cellulosiques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'un détecteur de pression (5) connecté à un régulateur de pression gazeuse (4) dans l'enceinte de traitement (1) en relation avec un débitmètre (7) du fluide neutralisant provenant d'un stockage (6) et en outre des moyens de distribution (8) et d'injection (9) du fluide neutralisant.
7. Appareil de neutralisation en discontinu selon la revendication 6, caractérisé en ce que le point d'injection (9) du fluide neutralisant est situé au fond de l'enceinte de traitement (1) et le point d'insertion du détecteur (4) dans la moitié supérieure de ladite enceinte (1).
8. Appareil de neutralisation en continu, selon la revendication 6, caractérisé par une enceinte étanche comprenant une section verticale (1) dans laquelle s'effectue le traitement neutralisant en phase gazeuse, prolongée par une section courbe (12) dans laquelle est mis en oeuvre le traitement en phase aqueuse, ccmplétée par la section de rinçage (21) et la section verticale de remontée du substrat traité (26), et en outre en ce que l'enceinte est munie à son extrémité supérieure de moyens d'étanchéité (2), et dans la partie supérieure de la section de déroulement descendant du substrat d'au moins une série de moyens de projection (14) du fluide neutralisant disposée perpendiculairement au sens de défilement du substrat et de part et d'autre en quinconce, en amont ou en aval de rouleaux distributeurs (13) dans la partie moyenne de la section de déroulement descendant du substrat un détecteur de pression (5) connecté à un régulateur de pression gazeuse (4) alimentant les moyens de projection; et en ce que la section courbe est munie d'une sonde de pH (18) et d'un moyen d'injection d'anhydride carbonique (9) relié au stockage (6).
9. Appareil de neutralisation en continu selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie inférieure de la section verticale de déroulement descendant du substrat est munie d'un détecteur de pression (5) connecté à un régulateur de pression (4).
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