EP0279138A1 - Fibres, fils, articles textiles à base de polychlorure de vinyle de tenue thermique améliorée - Google Patents

Fibres, fils, articles textiles à base de polychlorure de vinyle de tenue thermique améliorée Download PDF

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EP0279138A1
EP0279138A1 EP87420357A EP87420357A EP0279138A1 EP 0279138 A1 EP0279138 A1 EP 0279138A1 EP 87420357 A EP87420357 A EP 87420357A EP 87420357 A EP87420357 A EP 87420357A EP 0279138 A1 EP0279138 A1 EP 0279138A1
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yarns
ammonium
temperature
fibers
treatment
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Rhovyl SA
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    • D06M2200/30—Flame or heat resistance, fire retardancy properties

Definitions

  • the present invention relates to fibers, filaments, yarns and textile articles based on atactic polyvinyl chloride obtained by polymerization between room temperature and 70 ° C, having improved thermal resistance, as well as their production process.
  • Polyvinyl chloride fibers are appreciated in the textile field because of a certain number of particular properties: resistance to light, chemical inertia, power of thermal, electrical, acoustic insulation.
  • finishing treatments such as dyeing, coating, passing over a ream, etc. are difficult to carry out industrially.
  • This method is accurate to ⁇ 5 ° C.
  • yarns, fibers and textile articles based on atactic polyvinyl chloride obtained by polymerization at a temperature between ambient temperature and 70 ° C., chlorine level between 56 and 63%, having a fiber to fiber bonding point of at least 115 ° C to about 160 ° C, preferably between 125 and 160 ° C, more generally 135 and 160 ° vs.
  • they have a level of chlorine extracted from at least 1 per 1000 initial chlorine atoms, generally between 1.5 and 6 per 1000 initial chlorine atoms.
  • the present invention also relates to a method for eliminating the strand-to-strand bonding of polyvinyl chloride fibers by means of a treatment with a strong base by means of a phase transfer agent in aqueous solution at a temperature lower than the glass transition temperature, more generally between 50 and 70 ° C, preferably 60 to 65 ° C for a period of 5 to 30 min. then a heat treatment at a temperature between 140 and 180 ° C for 1 to 10 minutes, in the relaxed state.
  • Suitable phase transfer agents are quaternary ammonium chlorides, more particularly chlorides of trimethyldecyl ammonium, dimethyldidecyl ammonium, tetrabutyl- and tetraethyl-ammonium, tributylbenzene ammonium, trimethylhexadecyl ammonium, trimethylbenzene ammonium.
  • phase transfer agent is meant a compound in aqueous or organic solution capable of transporting an ion or a chemical group from one medium to another medium.
  • polyvinyl chloride having a chlorine level of between 56 and 63%, we mean: - the ordinary vinyl chloride homopolymer, predominantly atactic (that is to say by polymerization at temperatures between room temperature and 70 ° C) of number average molecular weight n from 45,000 to 65,000, preferably 50,000 to 55,000, - mixtures of polyvinyl chloride or of a vinyl chloride copolymer as defined above with another polymer so as to improve the characteristics of the articles obtained (dye affinity, thermal resistance for example).
  • polyvinyl chloride examples include superchlorinated polyvinyl chloride, cellulose esters, cyanoethylated cellulose, polyvinyl alcohol modified with ester or cyanoethylated sites, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride or its copolymer being present in proportion of at least 75% in the mixture of polymers but provided that the mixture of polymers obtained comprises at least 75% by weight of vinyl chloride units.
  • the present invention preferably applies to mixtures of atactic polyvinyl chloride and superchlorinated polyvinyl chloride, containing 80 to 85% of atactic polyvinyl chloride, and 15 to 50% of superchlorinated polyvinyl chloride, preferably to mixtures 83% - 17% with a chlorine level between 58 and 60%.
  • the polyvinyl chloride fibers according to the present invention have a bonding point between 115 ° C and 160 ° C, preferably 125-160 ° C. They also have a level of chlorine extracted from at least 1 atom per 1000 atoms of chlorine.
  • the number of chlorine atoms extracted is determined by coulometrically determining the chloride ions from the treatment solutions.
  • the process for obtaining yarns, fibers and textile articles with a high bonding point consists in carrying out a chemical treatment of said yarns and fibers by means of an aqueous solution of a strong base by means of a transfer agent. phase, in a controlled manner, at a temperature below the glass transition temperature, preferably between 50 and 70 ° C, more generally from 60 to 65 ° C, then subjecting the articles thus treated to a heat treatment at a temperature between 140 and 180 ° C for a period of 1 to 10 minutes, preferably between 150 and 170 ° C, for a very short period of the order of 1 to 2 min by contact with a hot metallic surface, free state or for 5 to 10 minutes in an atmosphere maintained between 150 and 180 ° C, in the relaxed state.
  • the duration of the chemical treatment is at least 5 min and can last up to 30 min. Generally 5 to 20 min is sufficient, preferably 5 to 10 min.
  • the duration of chemical treatment is linked to the hydroxide concentration. For example, the duration of the treatment will be lower the higher the concentration of strong base will be and vice versa.
  • phase transfer agent use will preferably be made of quaternary ammonium halides, more particularly the chlorides of trimethyldecyl ammonium, dimethyldidecyl ammonium, tetrabutyl ammonium, tributyl- and trimethylbenzene ammonium, tetraethyl ammonium, trimethylhexadecyl ammonium, in aqueous solution with a concentration between at least 0.5.10 ⁇ 2 mole / l and 5.10 ⁇ 2 mole / l, preferably 0.5 to 3.10 ⁇ 2 mole / l (certain quaternary ammonium bromides may also be suitable with less effectiveness).
  • the strong base used will preferably be potassium hydroxide, concentration 5 to 100 g / l, preferably 10 to 50 g / l, although other strong bases may also be suitable, for example sodium hydroxide, concentration 10 to 100 g / l, preferably 25 to 100 g / l.
  • the phase transfer agent binds to the surface of the fibers and allows the base to penetrate, in this case potassium or sodium hydroxide into the textile, in a controlled manner, that is to say without any degradation of the mechanical properties of the textiles thus treated occurring.
  • the subsequent heat treatment carried out at a temperature between 140 and 180 ° C. makes it possible to obtain bonding point levels that are higher the higher the treatment temperature.
  • the textile articles thus obtained can be subjected without problem to the subsequent finishing treatment at the usual temperatures without losing their flexibility.
  • Treatment solutions are prepared containing 2.10 ⁇ 2 mole / liter of trimethylhexadecyl ammonium chloride and potassium hydroxide of variable concentration 5 - 10 - 25 - 50 - 100 g / l (A - B - C - D - E respectively).
  • - We treat a fabric, warp and weft, 359 g / m2 canvas weave, based on chlorofiber, consisting of a mixture of ordinary polyvinyl chloride / superchlorinated polyvinyl chloride in respective weight proportions 83/17, having a chlorine level average of 59%, with the treatment solutions prepared above, at a temperature of 65 ° C.
  • Tests with solutions A - B - D - E were carried out with chemical treatment times of 5 minutes and tests with solutions A - B - C - D - E with chemical treatment times of 10 minutes, followed heat treatment in an oven at different temperatures for 5 minutes.
  • Treatment solutions identical to those of Example 1 are prepared by replacing the potassium hydroxide with sodium hydroxide at a concentration of 10 - 25 - 50 g / l (A - B - C). The duration of the treatment is 10 min. It is applied to fabrics identical to those used in the previous example.
  • the subsequent heat treatment was carried out at different temperatures for 5 minutes in an oven.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne des fils, fibres et articles textiles à base de polychlorure de vinyle atactique, de tenue thermique améliorée. Plus particulièrement, ils possèdent un point de collage compris entre 115 et 160°C, de préférence 125 et 160°C. Ils sont obtenus par traitement chimique au moyen d'une base forte en présence d'un agent de transfert de phase en milieu aqueux à une température inférieure à la température de transition vitreuse, puis traitement thermique à une température comprise entre 140 et 180°C pendant 1 à 10 min. Les articles obtenus peuvent subir avec succès les traitements de finition aux températures habituellement utilisées sans perdre leur souplesse.

Description

  • La présente invention concerne des fibres, filaments, fils et articles textiles à base de polychlorure de vinyle atactique obtenu par polymérisation entre la température ambiante et 70°C, ayant une tenue thermique améliorée,ainsi que leur procédé d'obtention.
  • Les fibres à base de polychlorure de vinyl sont appréciées dans le domaine textile en raison d'un certain nombre de pro­priétés particulières : la résistance à la lumière, l'inertie chimique, le pouvoir d'isolation thermique, électrique, acous­tique.
  • Par ailleurs, elles sont faiblement cristallines et pos­sèdent un point de transition vitreuse de l'ordre de 85°C ce qui leur donne la propriété de se rétracter à une température de l'ordre de 100°C si elles n'ont pas été étirées et fixées pendant le traitement textile.
  • Malheureusement, elles présentent une tenue à la chaleur re­lativement médiocre, en particulier les étoffes à base de chlo­rofibres soumises à des températures de finition généralement supérieures à 105°C, perdent leur souplesse d'une manière irré­versible et deviennent inutilisables.
  • De ce fait, les traitements de finition tels que teinture, enduction, passage sur rame, etc.. sont difficiles à réaliser de manière industrielle.
  • Il a été déterminé que cette perte de souplesse des ar­ticles textiles est due à un phénomène de collage des fibres en­tre elles, c'est-à-dire au point de contact des fibres entre elles, soit dans les tissus, soit dans les filés de fibres. Ce phénomène est dépendant de deux facteurs essentiels : les tempé­ratures et les contraintes auxquelles les articles et les fils sont soumis.
  • Dans le but de mieux connaître l'influence de ces phénomè­nes et de les maîtriser, on a été amené à caractériser le point de collage des fibres entre elles.
  • L'estimation du point de collage des fibres à base de PVC atactique a été faite selon la méthode suivante :
    • I - Matériel
  • - banc de Kofler (plages réparties entre 50°C et 260°C),
    - une masse de 900 g,
    - un chronomètre.
    • II - Manipulation
  • - Mettre en chauffe le banc et attendre 2 heures avant la mesure.
    - L'étalonner.
    - Découper deux faisceaux comportant plusieurs brins d'en­viron 1 cm de long.
    - Les disposer en croix sur le banc dans une zone supposée inférieure au point de collage.
    - Déposer une petite plaque de bois sur les brins.
    - Poser la masse de 900 g sur la plaque de bois.
    - Déclencher immédiatement le chronomètre.
    - Attendre une minute que tous les fils aient pris la tem­pérature.
    - Retirer la masse et la plaque de bois.
    - A l'aide, par exemple d'une spatule, maintenir l'un des faisceaux en place en appuyant sur une des extrémités.
    - Souffler.
    - Si le faisceau de brins non maintenu se décolle, recommencer la manipulation 5°C plus haut et ainsi de suite jusqu'à ce que les brins restent soudés. On atteint alors le point de collage.
    • III - Précision
  • Cette méthode est précise à ± 5°C.
  • On a maintenant trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, des fils, fibres et articles textiles à ba­se de polychlorure de vinyle atactique obtenu par polymé­risation à une température comprise entre la température ambian­te et 70°C,de taux de chlore compris entre 56 et 63 %, ayant un point de collage fibre à fibre d'au moins 115°C jusqu'à 160°C environ, de préférence compris entre 125 et 160°C, plus généra­lement 135 et 160°C. Par ailleurs, ils possèdent un taux de chlore extrait d'au moins 1 pour 1 000 atomes de chlore initiaux, généralement compris entre 1,5 et 6 pour 1 000 atomes de chlore initiaux.
  • La présente invention concerne également un procédé pour supprimer le collage brin à brin des fibres à base de polychlo­rure de vinyle au moyen d'un traitement par une base forte par l'intermédiaire d'un agent de transfert de phase en solution aqueuse à une température inférieure à la température de transi­tion vitreuse, plus généralement comprise entre 50 et 70°C, de préférence 60 à 65°C pendant une durée de 5 à 30 min. puis d'un traitement thermique à une température comprise entre 140 et 180°C pendant 1 à 10 minutes, à l'état relâché.
  • Les agents de transfert de phase qui conviennent sont les chlorures d'ammonium quaternaires, plus particulièrement les chlorures de triméthyldécyl ammonium, de diméthyldidécyl ammo­nium, de tétrabutyl- et tétraéthyl-ammonium, de tributylbenzène ammonium, triméthylhexadécyl ammonium, triméthylbenzène ammo­nium.
  • Par agent de transfert de phase, on entend un composé en so­lution aqueuse ou organique capable de transporter un ion ou un groupe chimique d'un milieu dans un autre milieu.
  • Sous l'expression polychlorure de vinyl, ayant un taux de chlore compris entre 56 et 63 %, on entend :
    - l'homopolymère de chlorure de vinyle ordinaire, à prédominance atactique (c'est-à-dire par polymérisation à des températures comprises entre la température ambiante et 70°C) de poids molé­culaire moyen en nombre
    Figure imgb0001
    n de 45 000 à 65 000, de préférence 50 000 à 55 000,
    - les mélanges de polychlorure de vinyle ou d'un copolymère de chlorure de vinyle tel que défini ci-dessus avec un autre poly­mère de manière à améliorer les caractéristiques des articles obtenus (affinité tinctoriale, tenue thermique par exemple).
  • Parmi ces polymères, on peut citer le polychlorure de vinyle surchloré, les esters cellulosiques, la cellulose cyanoéthylée, l'alcool polyvinyle modifié par des sites esters, ou cyanoéthy­lé, le polyacrylonitrile, le polychlorure de vinyle ou son copo­lymère étant présent en proportion d'au moins 75 % dans le mélange de polymères mais à condition que le mélange de polymè­res obtenus comporte au moins 75 % en poids d'unités chlorure de vinyle.
  • La présente invention s'applique préférentiellement aux mé­langes de polychlorure de vinyle atactique et de polychlorure de vinyle surchloré,contenant 80 à 85 % de polychlorure de vinyle atactique, et 15 à 50 % de polychlorure de vinyle surchloré, de préférence aux mélanges 83 % - 17 % ayant un taux de chlore compris entre 58 et 60 %.
  • Les fibres à base de polychlorure de vinyle selon la présen­te invention possèdent un point de collage compris entre 115°C et 160°C, de préférence 125-160°C. Elles possèdent également un taux de chlore extrait d'au moins 1 atome pour 1 000 atomes de chlore.
  • Le nombre d'atomes de chlore extrait est déterminé en dosant par coulométrie les ions chlorures à partir des solutions de traitement.
  • Il est tout à fait surprenant qu'avec un taux de chlore ex­trait aussi faible, des températures de collage aussi élevées puissent êtres obtenues.
  • L'amélioration du point de collage de plus de 30°C pouvant aller jusqu'à 55°C est tout à fait remarquable et permet ainsi une utilisation textile très large des fils et fibres de poly­chlorure de vinyl.
  • Celle-ci s'accompagne d'un faible taux de réticulation, par exemple de l'ordre de 1 à 3 %, qui n'altère en rien le toucher et la souplesse des articles textiles terminés.
  • Le procédé d'obtention des fils, fibres et articles textiles de point de collage élevé consiste à effectuer un traitement chimique desdites fils et fibres au moyen d'une solution aqueuse d'une base forte par l'intermédiaire d'un agent de transfert de phase, de manière contrôlée, à une température inférieure à la température de transition vitreuse, de préférence comprise entre 50 et 70°C, plus généralement de 60 à 65°C, puis à soumettre les articles ainsi traités à un traitement thermique à une température comprise entre 140 et 180°C pendant une durée de 1 à 10 minutes, de préférence entre 150 et 170°C, pendant une durée très courte de l'ordre de 1 à 2 min par contact avec une surface métallique chaude, à l'état libre ou pendant 5 à 10 minutes dans une atmosphère maintenue entre 150 et 180°C, à l'état relâché.
  • La durée du traitement chimique est d'au moins 5 min et peut durer jusqu'à 30 min. Généralement 5 à 20 min suffisent, de pré­férence 5 à 10 min.
  • Toutefois, la durée de traitement chimique est liée à la concentration en hydroxyde. Par exemple, la durée du traitement sera d'autant plus faible que la concentration en base forte sera plus élevée et réciproquement.
  • Comme agent de transfert de phase, on utilisera de préféren­ce des halogénures d'ammonium quaternaires, plus particulière­ment les chlorures de triméthyldécyl ammonium, de diméthyldidé­cyl ammonium, de tétrabutyl ammonium, de tributyl- et triméthyl­benzène ammonium, tétraéthyl ammonium, triméthylhexadécyl ammo­nium, en solution aqueuse de concentration comprise entre au moins 0,5.10⁻² mole/l et 5.10⁻² mole/l, de préférence 0,5 à 3.10⁻² mole/l (certains bromures d'ammonium quaternaires peu­vent également convenir avec une moindre efficacité).
  • Il est possible d'utiliser des concentrations supérieures mais l'efficacité du traitement n'en est pas augmentée.
  • La base forte utilisée sera de préférence l'hydroxyde de po­tassium, de concentration 5 à 100 g/l, de préférence 10 à 50 g/l quoique d'autres bases fortes puissent également convenir, par exemple l'hydroxyde de sodium, de concentration 10 à 100 g/l, de préférence 25 à 100 g/l.
  • Dans les conditions exposées ci-dessus, l'agent de transfert de phase se fixe à la surface des fibres et permet la pénétra­tion de la base, en l'occurence l'hydroxyde de potassium ou de sodium dans le textile, de manière contrôlée, c'est-à-dire sans qu'il se produise de dégradation des propriétés mécaniques des textiles ainsi traités.
  • Il est particulièrement intéressant de travailler en milieu aqueux pour permettre une réalisation industrielle. Celle-ci est d'autant plus facile que la température de traitement est fai­ble, inférieure à la température de transition vitreuse et que la durée de traitement chimique peut être très courte. Un tel procédé de traitement sera facilement réalisable en continu, l'article textile pouvant être sous forme de filaments conti­nus, de fibres coupées, ou d'articles tricotés, tissus, etc..
  • Le traitement thermique subséquent réalisé à une température comprise entre 140 et 180°C permet d'obtenir des niveaux de point de collage d'autant plus élevés que la température de traitement est plus élevée.
  • Les articles textiles ainsi obtenus peuvent être soumis sans problème aux traitement ultérieurs de finition aux températu­res habituelles sans perdre leur souplesse.
  • Les exemples qui suivent dans lesquels les parties s'enten­dent en poids donnés à titre indicatif.
    • Exemple 1
  • On prépare des solutions de traitement contenant à 2.10⁻² mole/litre de chlorure de triméthylhexadécyl ammonium et de l'hydroxyde de potassium de concentration variable 5 - 10 - 25 - 50 - 100 g/l (A - B - C - D - E respectivement).
    - On traite un tissu, chaîne et trame, armure toile de 359 g/m², à base de chlorofibre, constitué d'un mélange polychlorure de vinyle ordinaire/polychlorure de vinyle surchloré en proportions pondérales respectives 83/17,ayant un taux de chlore moyen de 59 %, avec les solutions de traitement préparées ci-dessus, à un température de 65°C.
  • Des essais avec les solutions A - B - D - E ont été réalisés avec des durées de traitement chimique de 5 minutes et des es­sais avec les solutions A - B - C - D - E avec une durée de traitement chimique de 10 minutes, suivis d'un traitement ther­mique en étuve à différentes températures pendant 5 minutes.
    Figure imgb0002
    • Exemple 2
  • On prépare des solutions de traitement identiques à celles de l'exemple 1 en remplaçant l'hydroxyde de potassium par l'hydroxyde de sodium de concentration 10 - 25 - 50 g/l (A - B - C). La durée du traitement est de 10 min. Elle est appliquée sur des tissus identiques à ceux utilisés dans l'exemple précédent.
  • Le traitement thermique ultérieur a été réalisé à diffé­rentes températures pendant 5 minutes en étuve.
    Figure imgb0003
    • Exemple 3
  • 1) - On prépare des solutions de traitement contenant 25 g/l d'hydroxyde de potassium et diverses concentrations en chlorure de triméthylhexadécyl ammonium - 1.10⁻² - 2.10⁻² - 3.10⁻² et 5.10⁻² (A - B - C - D) et on traite des tissus identiques à ceux décrits dans les exemples précédents pendant 5 minutes puis on effectue un traitement thermique pendant 5 minutes en étuve à différentes températures.
    Figure imgb0004
  • 2) - On opère comme en 1) avec une durée de traitement chimi­que de 10 min en utilisant des concentrations en chlorure de triméthylhexadécyl ammonium de 1.10⁻² - 2.10⁻² et 3.10⁻² mole/l (A - B - C) et un traitement thermique réalisé à 140, 160 et 170°C pendant 5 minutes, en étuve.
    Figure imgb0005

Claims (15)

1/ - Fils, fibres et articles textiles à base de polychlo­rure de vinyle atactique ayant un taux de chlore compris entre 56 et 63 %, caractérisés par le fait qu'ils possèdent un point de collage compris entre 115 et 160°C.
2/ - Fils, fibres et articles textiles selon la revendi­cation 1, caractérisés par le fait qu'ils possèdent un point de collage compris entre 125 et 160°C.
3/ - Procédé pour supprimer le collage brin à brin des fils, fibres et articles textiles à base de polychlorure de vi­nyle atactique ayant un taux de chlore compris entre 56 et 63 %, caractérisés par le fait que :
- les fils, fibres, articles sont traités par une base forte en présence d'un agent de transfert de phase en solution aqueuse et de manière ménagée à une température inférieure à la tempéra­ture de transition vitreuse pendant une durée de 5 à 30 min, puis traités thermiquement à une température comprise entre 140 et 180°C pendant une durée de 1 à 10 min.
4/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la température de traitement chimique est comprise en­tre 50 et 70°C.
5/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'agent de transfert de phase est un halogénure d'ammo­nium quaternaire.
6/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'agent de transfert de phase utilisable est choisi parmi les chlorures de triméthyldécyl ammonium, de diméthyldidé­cyl ammonium, de tétrabutyl- et tétraéthyl-ammonium, de tribu­tylbenzène ammonium, triméthylhexadécyl ammonium, triméthylben­zène ammonium.
7/ - Procédé selon les revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que le chlorure d'ammonium quaternaire est présent à raison d'au moins 0,5.10⁻² mole/litre.
8/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la durée du traitement est comprise entre 5 et 20 min.
9/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la durée du traitement est comprise entre 5 et 10 min.
10/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la base forte est l'hydroxyde de potassium.
11/ - Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'hydroxyde de potassium est utilisé avec une concen­tration comprise entre 5 et 100 g/l.
12/ - Procédé selon les revendications 10 et 11, caractéri­sé par le fait que l'hydroxyde de potassium est utilisé avec une concentration d'au moins 5 g/l, pendant au moins 10 min.
13/ - Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'hydroxyde de potassium est utilisé avec une concen­tration d'au moins 25 g/l pour une durée d'au moins 5 min.
14/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le traitement thermique est effectué pendant une durée de l'ordre de 1 à 2 min par contact sur une surface métallique chauffée entre 150 et 180°C.
15/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le traitement thermique est réalisé dans une étuve chauffée à une température comprise entre 150 et 180°C pendant 5 à 10 min.
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