EP1021609B1 - Procede de traitement biochimique de fibres textiles d'origine animale, ainsi que les fibres et articles ainsi obtenus - Google Patents

Procede de traitement biochimique de fibres textiles d'origine animale, ainsi que les fibres et articles ainsi obtenus Download PDF

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EP1021609B1
EP1021609B1 EP98947632A EP98947632A EP1021609B1 EP 1021609 B1 EP1021609 B1 EP 1021609B1 EP 98947632 A EP98947632 A EP 98947632A EP 98947632 A EP98947632 A EP 98947632A EP 1021609 B1 EP1021609 B1 EP 1021609B1
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EP
European Patent Office
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scales
wool
treatment
cortex
enzyme
Prior art date
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EP98947632A
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EP1021609A1 (fr
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Bernard Leman
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Commerciale Prouvost & Lefebvre Ste
Original Assignee
Commerciale Prouvost & Lefebvre Ste
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Publication date
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    • 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
    • D06M16/00—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic
    • D06M16/003—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic with enzymes or microorganisms
    • 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
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/10—Animal fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/10—Animal fibres
    • D06M2101/12—Keratin fibres or silk
    • 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
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/45—Shrinking resistance, anti-felting properties

Definitions

  • the present invention relates to the technical sector spinning and manufacturing of textile products from natural fibers of animal origin, and more particularly, but not limited to, the sector technique of preparing and spinning the wool, and the manufacture of products and articles wool textiles.
  • wool consists of a fiber protein, mainly keratin (amino acids).
  • wool fiber is made up mainly of the cortex, which is covered by scales.
  • the scales or cuticles are composed basically three layers, the epicuticle, the exocuticle and endocuticle (from outside the fiber to the cortex).
  • the cuticle is attached to the cortex with keratin cement.
  • Patent FR 1 377 387 filed in 1963, covers the use of a keratolytic enzyme in solution "in an appropriate medium” to treat wool, especially to prevent it from felting.
  • the enzyme acts on the surface scales without attack the fiber in depth, i.e. without damage the interior of the fiber.
  • Surfactants are not used in any example. Time to treatment is at least 2 hours. Examinations at microscope show an attack of the scales on the surface, that is, the scales remain. It is not done mention of scales removed.
  • Patent application WO 89/03909 describes a anti-felting enzyme treatment that does not eliminate The shells. It can be preceded by a pre-treatment oxidizing or reducing. Treatments are short (15 or 30 minutes, in examples 1 and 2), but at temperatures around 100 ° C. The use of agents surfactants is not mentioned. Elimination partial scale is not mentioned.
  • the product "Bactosol” (brand of Sandoz) allows to carry out an "enzymatic filing" of the wool.
  • the chlorination treatment is deleted, but filing damages the cortex.
  • Such an alteration of the cortex is shown in Figures 6 (start) and 7 (burst fiber).
  • Patent application JP-51019899 describes a single-stage drum treatment in an organic solvent containing water present in an amount not exceeding 30%.
  • wool is in the form of objects knitted.
  • the treatment medium also contains a proteolytic enzyme of plant origin, an activator enzyme and emulsifying dispersant. It is stated that the "anti-shrinkage property" wool can be produced by the enzyme in breaking down the scales of wool fibers and making the wool fibers smooth.
  • the processing times cited do not exceed 10 minutes, while the processing temperature is is in the range from normal temperature to 80 ° C.
  • the treated fibers are smooth, that is to say devoid of scales because they have been broken down and not detached by leaving fingerprints.
  • Patent application WO 96/19611 (Novo Nordisk) describes a process applicable to wool ribbons combed or "tops" or possibly on fibers individual say “loose”. According to this process, performs a Delhey type treatment (hydrogen peroxide or "wolframate”) or plasma, combined with treatment proteolytic.
  • the enzyme treatment times are in the range of 45 to 120 minutes. Treatments enzymatic with prior or simultaneous use surfactants with a minimum duration of 1 minute are also discussed. However, in the examples, the shortest duration is 45 minutes at 50 ° C and effects on the fiber morphology are not described.
  • a general problem of the prior art in addition to the serious implications of certain processes on the environment, especially those using chlorine, is that the fibers are too much or too little rid of scales and that the processes are very long. If the fiber is too little smoothed, significant familiatrability remains, and we must try to remedy it for example by an additional step, therefore problematic and expensive, which involves applying resin to the fiber so as to cover the scales. If the fiber is treated too powerfully, the cortex is attacked. On the other hand, the prior art does. not allow a satisfactory removal of scales, except to be taken the risk of too powerful a treatment that will damage the cortex.
  • the problem tackled by the invention is therefore the improvement of treatments of such fibers, in particular wool, to improve its properties, mainly softness and resistance to felting.
  • the invention provides a method comprising a general concept, a biochemical aspect and an aspect mechanical, which is based on a radically approach new treatment, and leads to a fiber of a type new. Also surprisingly, the product obtained has properties such as any the natural material preparation chain and its spinning is improved and made easier on the plan another major advantage.
  • Figure 8 is a cross-sectional view of a fiber on which we find the exterior layout scales (3,4), the central nucleus formed by the cortex 1, and the binding zone or keratin cement 2.
  • connection zone is much less regular than shown in the figure 1.
  • a relatively irregular type of Figure 8. This corresponds to the enzymatic attack zone that we tried to show in hatching in Figure 2c.
  • the man of trade will understand, without being specified again in the following, that this representation of the area attack is given for illustrative purposes only and not limiting.
  • the invention relates to generally a method of flaking fibers of animal origin, protein type, which includes minus a step in which we weaken significantly or the cement layer is destroyed "support” keratin forming the bond between the scale (cuticle) and the cortex, as described in claim 2.
  • said step of embrittlement or destruction of the keratin "support” tortoiseshell includes a stage during which one operates an “opening" movement of the scales.
  • the invention therefore also relates to a method general treatment of the fibers considered, characterized in that it includes a step in which we cause the opening, as defined above, that is to say total or partial, of part of the scales. It has been discovered that this stage plays a predominant role in the weakening process of the tortoiseshell support. We will definitely prefer therefore the processes which incorporate such a step.
  • the invention relates to generally a process which consists in combining a opening movement of scales with treatment selective enzyme.
  • the invention relates to generally the combination of the above processes with at least one mechanical treatment allowing detach those from the scales whose support has been weakened or destroyed by said processes.
  • the subject of the invention is the product which was obtained by these processes, and which is characterized by a particular elimination of a number of scales, leaving a surface finish markedly different from that obtained in art anterior, in particular because it has scales not eliminated or only partially eliminated, the imprint of the scales removed and, moreover, because the cortex was not damaged.
  • the invention finally relates to the methods of fiber processing, preparation and spinning natural fibers, in particular wool fibers, as well as processing and preparation of textile articles such as combed wool ribbons and the like, incorporating at least a step in the processes described above, as well as the textile, knitted, or otherwise manufactured articles by textile or other means, from the fibers obtained by these methods.
  • the invention results from a radically approach original.
  • keratin cement or "support” the whole formed by the cement itself and the part of the cuticle, susceptible to attack.
  • weakening the support we mean here weakening the support to the point that a subsequent mechanical treatment is enough to take off the cortex scales.
  • an enzymatic treatment is carried out short of wool fibers (or other animal fibers) in conditions such as the enzyme will attack preferentially and selectively the "support” layer or "keratin cement", these conditions being described in claim 2.
  • the invention therefore relates to a method of flaking protein-type animal fibers, comprising a cortex and scales, characterized in that it comprises at least one step according to which we weaken significantly or the cement layer is destroyed keratin forming the connection between a part sufficient scales (cuticles) and cortex.
  • this percentage which is a "statistical" representation of the treatment effect according to the invention, consists in having in parallel between 200 and 300 fibers of approximately 60 mm in length, and to place a "section" of length under the microscope about 6 mm from the beam thus formed. On each stretch, we observe the effect of the treatment. The scales either are detached, and their "fingerprint", either are not detached, and remain then either intact or very slightly attacked in surface, or else are broken. We can then easily establish the percentage of "attacked” fibers, the percentage of "loose” fibers and the percentage of fibers not affected (except a slight attack in area).
  • the fibers are taken individually from inside and outside the tuft of a batch of wool.
  • the fibers are fixed parallel to each other on a cardboard window. They are straightened but not stretched.
  • the preparation is positioned on a sample holder, it is immersed in an inert atmosphere of argon and then is metallized by sputtering with gold (Ion Sputter 1100 ).
  • the preparation is observed by scanning electron microscopy ( JEOL-T330A-Scanning microscope) under the following adjustment conditions: vacuum 10 -4 Pa, potential difference 10kV, magnification 2000, incidence of the beam on the sample stage 45 °.
  • the process according to the invention defined above is characterized in that the step according to which weakens or destroys the keratin cement layer includes part opening movement sufficient scales.
  • the invention relates to a method characterized in that said step includes combining a movement opening a sufficient part of the scales with a selective enzymatic treatment.
  • the preferential cement attack conditions keratin are obtained when combining a scale opening movement with treatment enzymatic, and when we also combine with a high ionic strength of the enzyme treatment bath.
  • Such an additive will for example be a suitable buffer, such as a phosphate buffer, or a mixture of such buffers, or sodium hydroxide added until the desired pH is obtained.
  • a suitable buffer such as a phosphate buffer, or a mixture of such buffers, or sodium hydroxide added until the desired pH is obtained.
  • the bath will be very short and very little agitated.
  • we will shake the wool little or not at all in the bath to avoid felting.
  • We thus obtain good efficiency even if the percentage of scales eliminated remains surprisingly low, on the order of 3 to 10%.
  • Figure 2a shows a cross section wool fiber, before treatment according to the invention.
  • Figure 2b shows the fiber when the scale initiates the opening movement. Without wanting to be linked by any theory, the plaintiff considers that a rupture occurs substantially at the level of the interface between endocuticle 4 and cement keratin 2. "Significantly” means in this context that it is very likely that the rupture will not occur exactly at the interface. Figure 4b indicates by clearly against the opening movement of the scales, compared to Figure 4a.
  • FIG. 2d represents the section considered of the fiber substantially by the time the attack is over. Keratin cement 2 and possibly a small part of the scale were destroyed. The scale is not therefore more attached to the cortex than by its base. The form of it and its location are probably responsible for the existence of a "footprint" 7 characteristic after disappearance of the scale, as we will see it below and as visualized on figure 5.
  • the invention therefore relates in particular to a flaking process of animal fibers, characterized in what we open a statistically sufficient part of scales, before, or simultaneously with, treatment enzymatic, in that we increase the ionic strength of bath before or during the enzyme treatment, and what the enzyme is allowed to do for a sufficient time to weaken or destroy keratin cement effectively forming the "support" for the scales weakened, but insufficient to damage the cortex.
  • the selectivity of the process is believed to be due to the the fact that the enzyme treatment is carried out under a strong ionic force, equivalent to a solution 0.05 to 0.2 M molarity phosphate buffer.
  • originality of the invention is to penetrate the enzyme at the location selected for the attack, thanks to the opening of the scales, at a time when the activity enzymatic is high because the ionic strength is chosen at a high value, and this paradoxically without damaging the cortex.
  • the enzyme will act effectively at places where it entered statistically, i.e. on keratin cement.
  • the contact time with the enzymatic bath is of the order of a few minutes, especially two to six minutes.
  • the suitable enzymes according to the invention are known proteases, and their mixtures. Mention will in particular be made of a strongly alkaline protease known under the brand name MAXACAL (TM) from the company GENENCOR and a biocatalyst based on selected enzymes known by the brand name BACTOSOL (TM) from the company SANDOZ. Such enzymes and their mixtures can be selected by a person skilled in the art on the basis of the present description and a few routine tests, in particular by checking the criterion of rapid and selective attack on the "support". It is in particular possible to carry out counts with the electron microscope of the percentages of attacked fibers, of fibers with raised scales, of "exploded" fibers, etc., as described above or by other methods.
  • MAXACAL TM
  • BACTOSOL brand name BACTOSOL
  • the concentration of enzyme (s) will be chosen according to the invention between 0.1 and 0.4%, preferably between 0.1 and 0.2%, by weight relative to the bath, that is to say about 5 to 10 times less than the recommendations of manufacturers.
  • the the most important factor according to the invention is the percentage of open scales. This factor is more important that the enzyme treatment time or enzyme activity.
  • an optimal opening scales by a surfactant allows to consider a minimum enzymatic treatment time of the order of two minutes for different enzymes and different conditions, and a higher percentage of scales "open", therefore a higher percentage of scales eliminated.
  • Treatment can also be done following the raw wool washing operation. In this case, it is implemented following the last rinsing bath, in the same raw wool washing facility, by adding additional treatment tanks.
  • the advantage of the invention is that it can be applied to raw fibers already washed in the middle aqueous, or in a solvent medium (degreasing), or also to combed fiber ribbons, for example on the trowel, or any other semi-finished product, woven or knitted.
  • the method and the equipment can be adapted to optimize the benefits collected.
  • the new product has filability, or aptitude for undergoing spinning, far superior to the filability of previously known products. We can thus clearly improving the stages leading to spinning, and the spinning itself. In particular, the operations are significantly faster than in the prior art. This is the mark of a new, original product in itself by its structure, and more precisely by by its surface condition presenting the imprints of scales removed, and residual scales.
  • this new product dyes more easily as similar art products previous, especially untreated wool. It is therefore possible to use less dye to get the same pitch.
  • the treatment method according to the invention provides a gain in whiteness significant compared to wool which has not undergone this treatment.
  • the process according to the invention gives textile fibers of animal origin, such as wool, good felting resistance.
  • the invention provides a comfortable product for wear, if desired, bright colors because of the dye affinity, and this by setting work of an ecological process.
  • the invention also relates to the fibers obtained. by implementing the method according to the invention, as well as textile articles such as ribbons, threads, spun articles, knitted articles, and the like, made from said fibers whether considered to be obtained by the process according to invention or as a new raw material in itself.
  • the temperature of the bath is 60 ° C.
  • This solution also contains a surfactant consisting of a synergistic mixture of ethoxylates and special products which is known under the name of VALSOL LTA-N (TM), the concentration of which is 1 g / l.
  • VALSOL LTA-N VALSOL LTA-N
  • the enzymatic reaction is triggered by adding the mixture of enzymes, so that the respective final concentrations of MAXACAL 600,000 L (TM) and BACTOSOL WO (TM) are 2 g / l and 1 g / l.
  • the enzymatic reaction is stopped after 2 min 30 s by acidification of the treatment water or temperature rise by new passage in the dryer.
  • 500 g of wool are immersed for 5 minutes in 50 liters of water at 60 ° C containing VALSOL LTA-N, at a rate of 2% of the weight of wool.
  • the bath pH is brought to 9.0 by adding a sodium hydroxide solution at 36 ° Baumé. The amount thus added depends on the pH of the wool being washed.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool then crosses, in 15 minutes, an oven whose temperature is maintained at 60 ° C by injection steam.
  • the residence time in this oven is such that the time between the dive of the wool in the enzyme bath and the end of the stay in the oven does not exceed not 20 minutes.
  • the wool at the exit of the oven, crosses during 5 minutes a bath of 50 liters of water at 50 ° C, whose pH is kept at 2.5 by adding acetic acid.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press then crosses a dryer from which it comes out with a humidity of 1 to 5%.
  • the wool After drying, the wool is carded and then combed. The wool is spun to obtain a thread of number 2/32 which is used to knit on a linear loom using a gauge 12.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool then crosses, in 15 minutes, an oven whose temperature is maintained at 60 ° C by injection steam.
  • the residence time in this oven is such that the time between the dive of the wool in the enzyme bath and the end of the stay in the oven does not exceed not 20 minutes.
  • the wool at the exit of the oven crosses during 5 minutes a bath of 50 liters of water at 50 ° C, whose pH is kept at 2.5 by adding acetic acid.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press then crosses a dryer from which it comes out with a humidity of 1 to 5%.
  • the wool After drying, the wool is carded and then combed. The wool is spun to obtain a thread of number 1/60 which is used to knit on a loom circular using a gauge 24.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press.
  • the wool then crosses, in 15 minutes, an oven whose temperature is maintained at 60 ° C by injection steam.
  • the residence time in this oven is such that the time between the dive of the wool in the enzyme bath and the end of the stay in the oven does not exceed not 20 minutes.
  • the wool at the exit of the oven, crosses during 5 minutes a bath of 50 liters of water at 50 ° C, whose pH is kept at 2.5 by adding acetic acid.
  • the wool is wrung out by passage between the rollers of a press then crosses a dryer from which it comes out with a humidity of 1 to 5%.
  • the wool After drying, the wool is carded and then combed. The wool is spun to obtain a thread of number 1/24 which is used to knit on a loom circular using a gauge 28.

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Description

La présente invention concerne le secteur technique de la filature et de la fabrication de produits textiles à partir de fibres naturelles d'origine animale, et plus particulièrement, mais à titre non limitatif, le secteur technique de la préparation et de la filature de la laine, et de la fabrication de produits et articles textiles en laine.
On sait que la laine consiste en une fibre protéinique, principalement kératinique (aminoacides). On sait également que la fibre de laine se compose principalement du cortex, lequel est recouvert par des écailles. Les écailles ou cuticules sont composées essentiellement de trois couches, l'épicuticule, l'exocuticule et l'endocuticule (de l'extérieur de la fibre vers le cortex). La cuticule est fixée au cortex par un ciment kératinique.
L'industrie a développé de nombreux efforts depuis des décennies pour améliorer les propriétés des fibres textiles d'origine animale, et notamment de la laine (dans ce qui suit, on utilisera le terme " laine " dans ce sens général et non limitatif, par souci de simplicité). Plus particulièrement, l'industrie s'est attachée à améliorer les propriétés de la laine en ce qui concerne, surtout, la résistance au feutrage. On a également cherché à améliorer les caractéristiques à la teinture, la résistance au boulochage, la blancheur et les caractéristiques analogues.
On a utilisé tout d'abord, à partir de 1930 environ, des enzymes animales ou végétales comme la trypsine ou la papaïne. On a plus récemment utilisé des techniques de chlorage ou de traitement par des produits chimiques de même fonction oxydante comme l'eau oxygénée ou un "wolframate", ou un bisulfite, qui présentent pour la plupart de lourds inconvénients pour l'environnement. On connaít encore des traitements mécaniques par les ultrasons, ou des traitements de surface par décharge Corona, tous ces procédés sont mis en oeuvre éventuellement en association avec des traitements par des résines ou des polymères visant à lisser la surface de la fibre. Les techniques comportant une étape biochimique se sont par ailleurs développées, dans le sens général d'un "limage" enzymatique des écailles, selon lequel on détruit la cuticule par un traitement enzymatique puissant et long, de 1 ou 2 à 6 h généralement. Des durées de l'ordre de dizaines de minutes sont quelquefois mentionnées, mais ces durées ne sont pas applicables (ou pas avec de bons résultats) et n'ont jamais été mises en oeuvre dans l'industrie. Par ailleurs, un traitement oxydant précède souvent le traitement enzymatique, ce qui ne représente pas une formule satisfaisante: L'objectif commun de ces techniques est principalement de lutter contre le feutrage de la fibre, qui se produit par accrochage des fibres entre elles par leurs écailles protubérantes. Logiquement, on a donc cherché à éliminer le facteur principal du feutrage, c'est-à-dire les écailles, et/ou à masquer les rugosités résiduelles par un traitement de surface par une résine.
Le brevet FR 1 377 387, déposé en 1963, vise l'utilisation d'une enzyme kératolytique en solution "dans un milieu approprié" pour traiter la laine, notamment pour l'empêcher de feutrer.
Il enseigne l'utilisation de "produits adjuvants ou correcteurs" appropriés tels que des solutions tampon de borates ou phosphates pour maintenir le pH approprié, des substances tensio-actives pour faciliter le contact intime et le sulfite cu l'hydrosulfite sodique pour renforcer l'action enzymatique. Bien que ce document concerne en principe la laine sous toutes ses formes (fibres, tissus, etc...), les diférents exemples décrivent le traitement de tissus.
L'enzyme agit sur les écailles superficielles sans attaquer la fibre en profondeur, c'est-à-dire sans endommager l'intérieur de la fibre. Les agents tensio-actifs ne sont utilisés dans aucun exemple. Le temps de traitement est au minimum 2 heures. Des examens au microscope montrent une attaque des écailles en surface, c'est-à-dire que les écailles restent. Il n'est pas fait mention d'écailles éliminées.
La demande de brevet WO 89/03909 décrit un traitement enzymatique antifeutrant qui n'élimine pas les écailles. Il peut être précédé d'un prétraitement oxydant ou réducteur. Les traitements sont courts (15 ou 30 minutes, dans les exemples 1 et 2), mais à des températures autour de 100°C. L'utilisation d'agents tensio-actifs n'est pas mentionnée. Une élimination partielle des écailles n'est pas mentionnée.
Le produit "Bactosol" (marque de Sandoz) permet d'effectuer un "limage enzymatique" de la laine. Le traitement de chloration est supprimé, mais le limage endommage le cortex. Une telle altération du cortex est représentée sur les figures 6 (début) et 7 (éclatement de la fibre).
La demande de brevet JP-51019899 décrit un traitement en tambour, en une seule étape qui se fait dans un solvant organique contenant de l'eau présente en une quantité ne dépassant pas 30%. Dans les trois exemples décrits la laine est sous forme d'objets tricotés. Le milieu de traitement contient en outre une enzyme protéolytique d'origine végétale, un activateur d'enzyme et un dispersant d'émulsification. Il est indiqué que la "propriété d'anti-rétrécissement" de la laine peut être réalisée par l'enzyme en décomposant les écailles des fibres de laine et en rendant les fibres de laine lisses.
Les durées de traitement citées ne dépassent pas 10 minutes, tandis que la température de traitement se situe dans la gamme allant de la température normale à 80°C.
Les fibres traitées sont lisses, c'est-à-dire dépourvues d'écailles car elles ont été décomposées et non détachées en laissant des empreintes.
Le document Haefely, Textilveredlung, vol. 24, n° 7/8, Jul. 1989, pages 271-276 commente différents traitements de la laine, et les différents mécanismes chimiques correspondants, avec ou sans élimination d'écailles. L'utilisation d'un agent tensio-actif apte à ouvrir une partie des écailles n'est pas mentionnée. Les traitements enzymatiques peuvent agir sur la composition chimique des écailles sans les éliminer ou en les enlevant complètement. Les durées des traitements ne sont pas mentionnées.
Le document Fornelli, S., Textilveredlung, vol. 27, n° 10, 1 oct. 1992, pages 308-312 décrit le traitement de la laine avec des solutions comprenant un agent tensio-actif et une enzyme afin d'éliminer toutes les écailles ("limage"). Ce document qui ne donne pas de précisions incite l'homme du métier à supprimer l'épicuticule qui serait responsable du feutrage, et non à agir sur le ciment kératinique.
La demande de brevet WO 96/19611 (Novo Nordisk) décrit un procédé applicable sur les rubans de laine peignée ou "tops" ou éventuellement sur des fibres individuelles dites "loose". Selon ce procédé, on effectue un traitement de type Delhey (eau oxygénée ou "wolframate") ou au plasma, associé à un traitement protéolytique. Les temps de traitement par l'enzyme sont de l'ordre de 45 à 120 minutes. Des traitements enzymatiques avec utilisation préalable ou simultanée d'agents tensio-actifs d'une durée minimum de 1 minute sont également évoqués. Toutefois, dans les exemples, la durée la plus courte est de 45 minutes à 50°C et les effets sur la morphologie de la fibre ne sont pas décrits.
Un problème général de l'art antérieur, outre les graves implications de certains procédés sur l'environnement, notamment ceux employant du chlore, est que les fibres sont trop ou trop peu débarrassées des écailles et que les procédés sont très longs. Si la fibre est trop peu lissée, une feutrabilité importante subsiste, et il faut tenter d'y remédier par exemple par une étape supplémentaire, donc problématique et coûteuse, qui consiste à appliquer de la résine sur la fibre de façon à recouvrir les écailles. Si la fibre est traitée trop puissamment, le cortex est attaqué. D'autre part, l'art antérieur ne. permet pas une élimination satisfaisante des écailles, sauf à prendre le risque d'un traitement trop puissant qui va endommager le cortex.
Il existe donc un besoin important pour un procédé qui, partant de la constatation que les écailles doivent être éliminées - dans une mesure à déterminer -, conduirait à un produit amélioré tout en présentant moins d'inconvénients que les procédés antérieurs.
Le problème auquel s'est attaquée l'invention est donc l'amélioration des traitements de telles fibres, notamment de la laine, pour en améliorer les propriétés, principalement la douceur et la résistance au feutrage.
L'invention propose un procédé comportant un concept général, un aspect biochimique et un aspect mécanique, qui repose sur une approche radicalement nouvelle du traitement, et conduit à une fibre d'un type nouveau. Également de manière surprenante, le produit obtenu présente des propriétés telles que toute la chaíne de préparation de la matière naturelle et de sa filature est améliorée et facilitée au plan industriel, ce qui représente un autre avantage décisif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au dessin annexé, sur lequel :
  • la figure 1 représente en coupe longitudinale une fibre de laine, et montre la cuticule, le cortex et le ciment de liaison.
  • la figure 8 représente une coupe transversale de fibre de laine, montrant les cuticules externes, le cortex central et le ciment de liaison.
  • la figure 2, qui se compose des figures 2a, 2b, 2c et 2d, représente schématiquement un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention.
  • la figure 3 représente une comparaison entre un tronçon de fibre de laine traitée selon l'invention (figure 3 b) et un tronçon de fibre identique, traitée identiquement sauf en ce que son traitement ne comporte pas d'étape d'ouverture des écailles (figure 3 a), au grossissement 2000.
  • la figure 4 représente une comparaison entre un tronçon de fibre de laine à écailles ouvertes par le procédé selon l'invention (figure 4b) et de la même fibre avec les écailles fermées (figure 4a).
  • la figure 5 représente une vue d'un tronçon d'une nouvelle fibre de laine selon l'invention, au grossissement 3500, montrant la trace laissée par les empreintes des écailles qui ont été détachées.
  • la figure 6 représente le début d'altération d'un tronçon de la fibre de laine, avec attaque du cortex.
  • la figure 7 représente la fin de l'altération d'un tronçon de la fibre de laine, avec éclatement de la fibre.
  • la figure 9 représente un tronçon de fibre de laine subissant l'écaillage selon l'invention (en cours d'écaillage).
  • la figure 10 représente un tronçon de fibre de laine subissant l'écaillage selon l'invention (en fin d'écaillage, les écailles n'étant pas encore tombées).
  • la figure 11 représente les écailles qui, dans le procédé selon l'invention, se détachent d'elles-mêmes et tombent dans le bain de traitement, avant l'étape "mécanique".
Sur les figures, les mêmes références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes:
  • 1 cortex de la fibre
  • 2 ciment kératinique
  • 3 exocuticule (écaille)
  • 4 endocuticule (écaille)
  • 5 zone d'ouverture des écailles
  • 6 (en hachures) zone d'attaque du ciment kératinique et du joint avec l'endocuticule, les flèches indiquant la progression probable de l'attaque
  • 7 " empreinte " de l'écaille.
    • Sur la figure 1 annexée, on voit que l'écaille (formée de l'exocuticule 3 - l'épicuticule n'est pas représentée - et de l'endocuticule 4) est liée au cortex 1 par une liaison de ciment kératinique 2.
    La figure 8 est une vue en coupe transversale d'une fibre sur laquelle on retrouve la disposition extérieure des écailles (3,4), le noyau central formé par le cortex 1, et la zone de liaison ou ciment kératinique 2.
    On voit sur la figure 8 que la zone de liaison est beaucoup moins régulière que représentée sur la figure 1. Dans la présente demande, lorsque l'on évoquera l'attaque enzymatique sur le ciment kératinique, ou sur le ciment kératinique et la partie de la cuticule fixée au ciment, on se référera à une structure relativement irrégulière du type de la figure 8. Ceci correspond à la zone d'attaque enzymatique que l'on a tenté de représenter en hachures sur la figure 2c. L'homme du métier comprendra, sans qu'on le précise à nouveau dans ce qui suit, que cette représentation de la zone d'attaque est donnée à titre purement illustratif et non limitatif.
    L'invention concerne de manière générale un procédé d'écaillage de fibres d'origine animale, de type protéinique, qui comprend au moins une étape dans laquelle on fragilise significativement ou on détruit la couche de ciment kératinique "support" formant la liaison entre l'écaille (cuticule) et le cortex, tel que décrit dans la revendication 2.
    Selon un mode préféré de réalisation, ladite étape de fragilisation ou destruction du "support" kératinique de l'écaille comprend une étape durant laquelle on opère un mouvement d'"ouverture" des écailles. Par "on opère un mouvement d'"ouverture" des écailles", on désigne le fait que l'on cherche à provoquer une faille ou un début de faille entre l'écaille et son "support" kératinique.
    L'invention concerne donc également un procédé général de traitement des fibres considérées, caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on provoque l'ouverture, telle que définie ci-dessus, c'est-à-dire totale ou partielle, d'une partie des écailles. Il a été découvert que cette étape joue un rôle prépondérant dans le processus de fragilisation du support de l'écaille. On préférera tout à fait nettement donc les procédés qui incorporent une telle étape.
    Selon un aspect, l'invention concerne de manière générale un procédé qui consiste à combiner un mouvement d'ouverture des écailles avec un traitement enzymatique sélectif.
    Selon un aspect, l'invention concerne de manière générale la combinaison des procédés ci-dessus avec au moins un traitement mécanique permettant de détacher celles des écailles dont le support a été fragilisé ou détruit par lesdits procédés.
    Selon un cinquième aspect, l'invention a pour objet le produit qui a été obtenu par ces procédés, et qui se caractérise par une élimination particulière d'un certain nombre d'écailles, laissant un état de surface nettement différent de celui obtenu dans l'art antérieur, notamment car il comporte des écailles non éliminées ou seulement partiellement éliminées, l'empreinte des écailles éliminées et, de plus, car le cortex n'a pas été endommagé.
    L'invention concerne enfin les procédés de traitement, préparation et filature de fibres naturelles, notamment de fibres de laine, ainsi que de traitement et préparation d'articles textiles tels que rubans de laine peignée et analogues, intégrant au moins une étape des procédés décrits ci dessus, ainsi que les articles textiles, ou tricotés, ou autrement fabriqués par voie textile ou autre, à partir des fibres obtenues par ces procédés.
    L'invention résulte d'une approche radicalement originale.
    Selon l'aspect le plus général de l'invention, on cherche à fragiliser significativement ou à détruire la couche de ciment kératinique et la partie de cuticule fixée à celle-ci et formant la liaison entre l'écaille (cuticule) et le cortex. On désignera dans la présente demande par "ciment kératinique" ou "support" l'ensemble formé par le ciment lui-même et la partie de la cuticule, susceptible d'être attaqué. Par "fragiliser significativement", on entend ici le fait de fragiliser le support au point qu'un traitement mécanique ultérieur suffit à décoller les écailles du cortex.
    Dans ce but, on effectue un traitement enzymatique court de fibres de laine (ou autre fibres animales) dans des conditions telles que l'enzyme va attaquer préférentiellement et sélectivement la couche "support" ou de "ciment kératinique", ces conditions étant décrites dans la revendication 2.
    L'invention concerne donc un procédé d'écaillage de fibres animales du type protéinique, comportant un cortex et des écailles, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape selon laquelle on fragilise significativement ou on détruit la couche de ciment kératinique formant la liaison entre une partie suffisante des écailles (cuticules) et le cortex.
    "Une partie suffisante des écailles" désigne la proportion statistique d'écailles à partir de laquelle les avantages de l'invention sont observés. De manière totalement surprenante, il est suffisant qu'un pourcentage extrêmement faible d'écailles soit fragilisé et détaché selon le procédé de l'invention. Le seuil minimal semble se situer autour de 2 à 5 % d'écailles statistiquement traitées. Les valeurs inférieures à environ 2 - 5 % ne donnent pas d'avantage significatif. Les valeurs supérieures à environ 7 - 10% sont très difficiles à obtenir.
    La détermination de ce pourcentage, qui est une représentation "statistique" de l'effet du traitement selon l'invention, consiste à disposer en parallèle entre 200 et 300 fibres d'environ 60 mm de longueur, et à placer sous le microscope un "tronçon" de longueur environ 6 mm du faisceau ainsi formé. Sur chaque tronçon, on observe l'effet du traitement. Les écailles soit sont détachées, et il subsiste alors leur "empreinte", soit ne sont pas détachées, et restent alors soit intactes, soit très légèrement attaquées en surface, ou bien sont cassées. On peut alors facilement établir le pourcentage de fibres "attaquées", le pourcentage de fibres "détachées" et le pourcentage de fibres non affectées (sauf une légère attaque en surface).
    Méthode d'examen des fibres au microscope électronique: Echantillonnage des fibres:
    Les fibres sont prélevées individuellement à l'intérieur et à l'extérieur de la touffe d'un lot de laine. Les fibres sont fixées parallèlement les unes aux autres sur une fenêtre de carton. Elles sont défrisées mais non tendues. La préparation est positionnée sur un porte-échantillon, elle est immergée dans une atmosphère inerte d'argon puis est métallisée par pulvérisation cathodique d'or (Ion Sputter 1100).
    Visualisation:
    La préparation est observée par microscopie électronique à balayage (JEOL-T330A-Scanning microscope) dans les conditions de réglage suivantes: vide 10-4 Pa, différence de potentiel 10kV, grossissement 2000, incidence du faisceau sur la platine échantillon 45°.
    Acquisition statistique des données:
    Chaque fibre est observée sur un seul champ. Au moins 100 fibres sont observées par lot de laine. Les observations sont renouvelées sur n lots indépendants (n=6 à 8) de laine ayant subi un unique type de traitement.
    Critères d'observations dénombrés:
    L'observation de l'aspect de surface de chaque fibre permet de "ranger" ou classifier celle-ci dans une des catégories ci-dessous:
    • fibre modifiée: cette catégorie regroupe les fibres présentant des images de surface modifiées au regard de celles de fibres non traitées. Ces modifications peuvent être rangées dans les sous-catégories suivantes:
      • surface altérée
      • bords d'écailles gonflés
      • écailles soulevées
      • écailles cassées
      • perte de structure écailleuse
    • fibre non modifiée : fibre dont l'aspect de surface ne permet pas de la classer dans la catégorie précédente et qui peut être considérée comme "normale" par l'homme de l'art.
    Selon un mode particulier de réalisation, le procédé selon l'invention défini plus haut est caractérisé en ce que l'étape selon laquelle on fragilise ou détruit la couche de ciment kératinique comprend un mouvement d'ouverture d'une partie suffisante des écailles.
    Selon un autre mode particulier de réalisation, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce que ladite étape comprend la combinaison d'un mouvement d'ouverture d'une partie suffisante des écailles avec un traitement enzymatique sélectif.
    Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, représenté sur la figure 2 annexée, les conditions d'attaque préférentielle du ciment kératinique sont obtenues lorsque l'on combine un mouvement d'ouverture de l'écaille avec le traitement enzymatique, et lorsque l'on combine également avec une force ionique élevée du bain de traitement enzymatique.
    On va alors chercher, dans un premier temps, à ouvrir les écailles (par l'adjonction notamment d'un tensio-actif dans le bain) avant, ou simultanément avec, le traitement enzymatique. Un tensio-actif approprié constitué d'un mélange synergique d'éthoxylates et produits spéciaux est connu sous le nom de marque VALSOL ( (™), ICI ). D'autres tensio-actifs ou mélanges de tensio-actifs sont à la portée de l'homme du métier à la lecture de la description et des exemples donnés ici. L'ouverture des écailles (figure 2b) permet la pénétration de l'enzyme principalement au niveau de la couche de ciment kératinique (figure 2c). Avant ou au moment du traitement enzymatique, on ajoute un additif capable d'augmenter la force ionique du bain. Un tel additif sera par exemple un tampon approprié, comme un tampon phosphate, ou un mélange de tels tampons, ou de la soude ajoutée jusqu'à obtention du pH souhaité. Ces tampons sont à la portée de l'homme du métier à la lecture de la description et des exemples donnés ici. Il est surprenant de constater que l'on attaque ainsi sélectivement le ciment kératinique formant le "support" des écailles, et surtout que l'attaque est efficace malgré le fait que le traitement est court (de l'ordre de quelques minutés, par exemple 2 minutes).
    Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le bain sera très court et très peu agité. De la même manière, on n'agitera que peu ou pas la laine dans le bain pour éviter le feutrage. On obtient ainsi une bonne efficacité même si le pourcentage d'écailles éliminé reste étonnamment faible, de l'ordre de 3 à 10 %.
    La figure 2a représente une coupe transversale d'une fibre de laine, avant le traitement selon l'invention.
    La figure 2b représente la fibre lorsque l'écaille amorce le mouvement d'ouverture. Sans vouloir être liée par une quelconque théorie, la demanderesse considère qu'il se produit une rupture sensiblement au niveau de l'interface entre l'endocuticule 4 et le ciment kératinique 2. "Sensiblement" signifie dans ce contexte qu'il est très probable que la rupture ne se produit pas exactement à l'interface. La figure 4b indique par contre clairement le mouvement d'ouverture des écailles, par rapport à la figure 4a.
    On a représenté sur la figure 2c, en traits hachurés, une zone probable d'attaque enzymatique. Il est à peu près certain que le ciment kératinique 2 est attaqué tout à fait préférentiellement, selon les flèches "ondulées" représentées à titre purement illustratif sur la figure. Par contre, il semble que l'endocuticule ne soit que très peu, ou pas du tout, attaquée. Comme on le verra ci-dessous, cette attaque a lieu soit après l'ouverture, soit simultanément avec l'ouverture. La figure 2 représente par simplicité l'attaque simultanée avec l'ouverture, à titre non limitatif.
    La figure 2d représente le tronçon considéré de la fibre sensiblement au moment où l'attaque est terminée. Le ciment kératinique 2 et éventuellement une petite partie de l'écaille ont été détruits. L'écaille n'est donc plus rattachée au cortex que par sa base. La forme de celle-ci et son implantation sont probablement responsables de l'existence d'une "empreinte" 7 caractéristique après disparition de l'écaille, comme on le verra ci-dessous et comme visualisé sur la figure 5.
    Les écailles statistiquement "fragilisées" de la figure 2d sont ensuite très facilement détachées ou arrachées lors d'un traitement mécanique ultérieur même faiblement énergique. Cependant, au terme de l'étape d'attaque, les attaches des écailles sont déjà statistiquement fragilisées à un point tel qu'un fort pourcentage des écailles (parmi celles effectivement fragilisées) se détache spontanément sous la simple agitation du bain de traitement. On retrouve alors les écailles au fond du bain, où il est facile de les mettre en évidence (cf. figure 11 annexée).
    L'invention concerne donc en particulier un procédé d'écaillage de fibres animales, caractérisé en ce qu'on ouvre une partie statistiquement suffisante des écailles, avant, ou simultanément avec, un traitement enzymatique, en ce qu'on augmente la force ionique du bain avant ou durant le traitement enzymatique, et en ce qu'on laisse l'enzyme agir durant un temps suffisant pour fragiliser ou détruire le ciment kératinique formant le "support" des écailles effectivement fragilisées, mais insuffisant pour endommager le cortex.
    On pense que la sélectivité du procédé est due au fait que l'on met en oeuvre le traitement enzymatique sous une force ionique forte, équivalant à une solution tampon phosphate de molarité 0,05 à 0,2 M. Ainsi, l'une des originalités de l'invention est de faire pénétrer l'enzyme à l'endroit sélectionné pour l'attaque, grâce à l'ouverture des écailles, à un moment où l'activité enzymatique est élevée car la force ionique est choisie à une valeur forte, et ce paradoxalement sans endommager le cortex. Ainsi, l'enzyme va agir efficacement aux endroits où elle a pénétré statistiquement, c'est-à-dire sur le ciment kératinique.
    Ceci est une explication possible, effectuée a posteriori, et qui ne lie pas la demanderesse. En réalité, il n'était pas évident de penser que l'on pouvait attaquer sélectivement une partie seulement de l'écaille, puisqu'a priori la même enzyme attaque simultanément toutes les couches de l'écaille. On n'avait également aucune raison de penser qu'un traitement court, de 10 à 100 fois plus court que dans l'art antérieur, et non accompagné de traitements oxydants, pourrait permettre d'éliminer les écailles, ni surtout que l'on éliminerait suffisamment d'écailles pour obtenir un résultat favorable, ce qui n'est pas, et de très loin, accessible par l'art antérieur, ou alors avec des endommagements rhédibitoires du cortex (cf. les figures 6 et 7 représentant le début d'altération et respectivement l'éclatement des fibres en cas de traitement inapproprié) ou d'autres problèmes comme ceux nés de la pollution par des agents chimiques. Il n'était par ailleurs absolument pas évident qu'une élimination statistique de l'ordre de 3 à 5 % des écailles suffirait à produire un résultat appréciable en termes de feutrabilité notamment.
    Cette sélectivité permet de choisir un temps de traitement très court, car on ne s'attaque qu'à une petite partie de l'écaille, et, statistiquement, qu'à une faible proportion d'écailles, contrairement aux procédés de limage enzymatique où toutes les écailles sont intégralement attaquées. On choisira le temps de traitement de telle sorte qu'il soit suffisant pour fragiliser au moins "significativement" l'attache ou "support" de l'écaille, mais insuffisant pour endommager le cortex. L'appréciation du temps de traitement par l'homme du métier pourra être effectuée à l'aide d'essais simples de routine sur des échantillons, et à l'aide des connaissances générales de l'homme du métier.
    De manière représentative, le temps de contact avec le bain enzymatique est de l'ordre de quelques minutes, notamment de deux à six minutes.
    Selon la finesse des fibres, il peut être avantageux d'effectuer, à la sortie du bain de traitement enzymétique, un étuvage en continu à une température de 50 à 60°C, pendant une durée de 5 à 10 minutes.
    Après cette étape de fragilisation, on fait agir un moyen ou un procédé mécanique pour détacher ou finir de détacher l'écaille. Ce procédé est le plus doux possible. On obtient donc une fibre dont suffisamment d'écailles sont statistiquement détachées, ou "tombent" de façon quasiment "naturelle" après la fragilisation. On obtient donc un produit inconnu à ce jour, dont le cortex présente un état de surface remarquable, qui est d'une part non endommagé et qui d'autre part conserve l'empreinte des écailles éliminées. Cette conservation de l'empreinte est due au fait, comme indiqué ci-dessus, que le très faible pourcentage d'écailles qui sont fragilisées tombent naturellement ou sont éliminées par un traitement mécanique relativement doux. Il s'agit donc d'une élimination physique dont le résultat est "naturel". Il est surprenant de constater que, malgré leur faible proportion statistique, les empreintes des écailles détachées, qui subsistent "naturellement" à la surface de la nouvelle fibre, favorisent l'aptitude à la filature, du fait sans doute que leur épaisseur (de l'ordre de 0,1 à 0,2 microns, au lieu de 0,8 - 0,9 microns pour les écailles) est parfaitement appropriée pour assurer une bonne "cohésion" des fibres au filage sans nuire à la vitesse de l'opération. Le pourcentage concerné est cependant si faible que la demanderesse ne souhaite pas être liée par une quelconque théorie.
    Il est également remarquable. de constater qu'une grande partie des écailles fragilisées se détachent par elles-mêmes dans le bain comportant l'étape de traitement enzymatique, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un traitement mécanique. Ceci peut être constaté par les écailles qui se rassemblent au fond du bain (fig. 11).
    On pourra mettre en oeuvre le procédé de l'invention selon toutes les variantes accessibles à l'homme de métier, et notamment en un seul bain d'ouverture et de traitement enzymatique, ou en deux bains successifs d'ouverture des écailles puis de traitement enzymatique, ou bien en deux bains successifs identiques (chacun comportant l'étape d'ouverture et de traitement enzymatique, avec un dosage environ 1/2 de l'enzyme dans chaque bain), ou encore en deux bains successifs répétés (ouverture puis enzyme puis ouverture puis enzyme, avec des dosages et des temps appropriés). Le critère déterminant sera d'augmenter la probabilité que les écailles soient bien accessibles au traitement, pour un rendement d'ouverture puis de décollement maximum.
    Les enzymes appropriées selon l'invention sont des protéases connues, et leurs mélanges. On citera notamment une protéase fortement alcaline connue sous le nom de marque MAXACAL (™) de la société GENENCOR et un biocatalyseur à base d'enzymes sélectionnées connu sous le nom de marque BACTOSOL (™) de la société SANDOZ. De telles enzymes et leurs mélanges pourront' être sélectionnés par l'homme du métier sur la base de la présente description et de quelques essais de routine, notamment par vérification du critère d'attaque rapide et sélective du "support". Il est notamment possible d'effectuer au microscope électronique des comptages des pourcentages de fibres attaquées, de fibres à écailles soulevées, de fibres "éclatées" etc.... comme décrit ci-dessus ou par d'autres méthodes.
    La concentration en enzyme(s) sera choisie selon l'invention entre 0,1 et 0,4 %, de préférence entre 0,1 et 0,2 %, en poids par rapport au bain, c'est-à-dire environ 5 à 10 fois moins que les recommandations des fabricants.
    On a établi en fait, de manière surprenante, que le facteur le plus important selon l'invention est le pourcentage d'écailles ouvertes. Ce facteur est plus important que le temps de traitement enzymatique ou l'activité enzymatique. Ainsi, une ouverture optimale des écailles par un tensio-actif permet d'envisager un temps de traitement enzymatique minimal de l'ordre de deux minutes pour différentes enzymes et différentes conditions, et un pourcentage plus élevé d'écailles "ouvertes", donc un pourcentage plus élevé d'écailles éliminées.
    On pourra effectuer le procédé en ajoutant une étape séparée (ou en dérivation), c'est-à-dire, par exemple, effectuer le traitement sur de la laine lavée, ou dériver la laine en cours de lavage.
    Le traitement peut également se faire à la suite de l'opération de lavage de la laine brute. Dans ce cas, il est mis en oeuvre à la suite du dernier bain de rinçage, dans la même installation de lavage de la laine brute, en y ajoutant des bacs de traitement supplémentaires.
    Outre les critères économiques et industriels directs, on cherchera à éliminer la totalité des écailles en milieu aqueux, afin d'éviter le traitement de l'air ambiant pour en retirer les fibres et se conformer aux réglementations sévères en la matière.
    L'avantage de l'invention est de pouvoir être appliquée à des fibres brutes déjà lavées en milieu aqueux, ou en milieu solvant (dégraissage), ou bien également à des rubans de fibres peignées, par exemple sur la lisseuse, ou à tout autre produit semi-fini, tissé ou tricoté.
    Selon l'invention, le procédé et les équipements classiques pourront être adaptés afin d'optimiser les avantages recueillis.
    Le nouveau produit possède une filabilité, ou aptitude à subir un filage, très supérieure à la filabilité des produits connus antérieurement. On peut ainsi améliorer nettement les étapes conduisant au filage, et le filage lui même. Notamment, les opérations sont nettement plus rapides que dans l'art antérieur. Ceci est bien la marque d'un nouveau produit, original en lui même de par sa structure, et plus précisément de par son état de surface présentant les empreintes des écailles éliminées, et des écailles résiduelles.
    Il est surprenant de constater que la filabilité du nouveau produit selon l'invention est proche de celle du coton, qui est le modèle parfait en ce domaine (filage à très grande vitesse et néanmoins conservation de la "cohésion"), alors que la laine non traitée est au contraire le modèle inverse (filage lent, très forte cohésion due aux écailles). La laine selon l'invention devient donc un produit très proche du coton et supérieur aux fibres synthétiques, notamment de polyester (filage très rapide car surface très lisse, mais absence de cohésion), et également très supérieur aux produits obtenus par "limage" des écailles, notamment par limage au chlore comme le Supersoft(™).
    De plus, ce nouveau produit se teint plus facilement que les produits similaires de l'art antérieur, notamment la laine non traitée. Il est donc possible d'utiliser moins de colorant pour obtenir la même hauteur de ton.
    Par ailleurs, le procédé de traitement selon l'invention permet d'obtenir un gain de blancheur significatif par rapport à la laine n'ayant pas subi ce traitement.
    Enfin, comme le montrent les exemples qui suivent, le procédé selon l'invention confère aux fibres textiles d'origine animale, telles que la laine, une bonne résistance au feutrage.
    L'invention fournit un produit confortable à porter, possédant, si on le souhaite, des coloris vifs en raison de l'affinité tinctoriale, et ceci par mise en oeuvre d'un procédé écologique.
    L'invention concerne également les fibres obtenues par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ainsi que les articles textiles tels que rubans, fils, articles filés, articles tricotés, et analogues, fabriqués à partir desdites fibres qu'elles soient considérées comme étant obtenues par le procédé selon l'invention ou comme une matière première nouvelle en soi.
    Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer l'invention.
    EXEMPLE 1
    On utilise une laine de 21,5 micromètres reprise à 60% d'humidité environ après le dernier bac de rinçage et séchée jusqu'à environ 1% d'humidité dans des conditions de l'ordre de 1/4h à 105°C.
    La laine est immergée dans une solution tampon phosphate (0,2M, pH=8,2) avec un rapport de bain (p/v) de 1:80. La température du bain est de 60°C. Cette solution contient de plus un surfactant constitué d'un mélange synergique d'éthoxylates et de produits spéciaux qui est connu sous le nom de VALSOL LTA-N (™), dont la concentration est de 1 g/l. Après 5 min d'imprégnation de la laine dans le bain, la réaction enzymatique est déclenchée par adjonction du mélange d'enzymes, de telle façon que les concentrations finales respectives de MAXACAL 600 000 L (™) et de BACTOSOL WO (™) soient de 2 g/l et 1 g/l.
    On peut ou non effectuer un traitement mécanique doux, lequel traitement mécanique consiste en une légère agitation du bain de traitement ou de la laine dans le bain de traitement.
    La réaction enzymatique est stoppée au terme de 2 min 30 s par acidification des eaux de traitement ou élévation de température par nouveau passage dans le séchoir.
    Les résultats obtenus sont rassemblés dans le Tableau I.
    Fibres modifiées % Fibres écaillées % Densité de la boule g/cm3 (Test IW TO 20.69)
    référence 0 0 0,217
    traitement
    54 ± 10 3 0,194
    83 ± 10 10 0,180
    La différence observée de densité de la boule se traduit par une amélioration significative au niveau du feutrage.
    EXEMPLE 2:
    On utilise une laine lavée d'Australie de 21,5 micromètres, que l'on soumet au traitement décrit ci-après.
    500 g de laine sont immergés pendant 5 minutes dans 50 litres d'eau à 60°C contenant du VALSOL LTA-N, à raison de 2 % du poids de laine. Le pH de bain est porté à 9,0 par ajout d'une solution d'hydroxyde de sodium à 36° Baumé. La quantité ainsi ajoutée est fonction du pH de la laine lavée.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine ainsi essorée passe ensuite en continu dans un bain de 50 litres d'eau à 60°C contenant les enzymes ajoutées en continu et dont le dosage en poids, par rapport au poids de laine est le suivant :
  • BACTOSOL WO : 13,5 %
  • MAXACAL 600.000 L : 13,5 %.
    • Au bout de 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine traverse ensuite, en 15 minutes, une étuve dont la température est maintenue à 60°C par unjection de vapeur. Le temps de séjour dans cette étuve est tel que le temps séparant la plongée de la laine dans le bain d'enzymes et la fin du séjour en étuve ne dépasse pas 20 minutes.
    La laine, à la sortie de l'étuve, traverse pendant 5 minutes un bain de 50 litres d'eau à 50°C, dont le pH est maintenu à 2,5 par ajout d'acide acétique.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse puis traverse un séchoir d'où elle sort avec une humidité de 1 à 5 %.
    Après séchage, la laine est cardée puis peignée. La laine est filée pour obtenir un fil de numéro 2/32 qui est utilisé pour faire un tricot sur un métier linéaire utilisant une jauge 12.
    Des essais comparatifs, rassemblés dns le tableau II qui suit, ont été effectués sur deux échantillons, l'un de laine non traitée, l'autre de laine traitée.
    L'amélioration du toucher a été confirmée grâce au jugement de 10 experts qui ont pratiqué l'examen du toucher en aveugle.
    L'amélioration de l'affinité tinctoriale a été vérifiée par teinture en fil de la laine non traitée et de la laine traitée. La même formule de colorant, à savoir le ROUGE LANASOL 2G, a été utilisée. les pourcentages de colorant ont été ajustés de façon à obtenir la même hauteur de ton.
    TEST méthode laine non traitée laine traitée
    Blancheur I.W.T.O 35-87 48 46,5
    Classement de toucher 2ème 1er
    Pourcentage de colorant 3 % 2%
    Résistance en faisceaux NF G 07 307 8 cN/Tex 6 cN/Tex
    Retrait surfacique NF EN 25077 45 % 37 %
    EXEMPLE 3 :
    On utilise une laine lavée d'Australie de 18,5 micromètres, que l'on soumet au traitement décrit ci-après.
    500 grammes de laine sont immergés pendant 5 minutes dans 50 litres d'eau à 60°C contenant du VALSOL LTA-N à raison de 2 % du poids de laine. Le pH du bain est porté à 9,0 par ajout d'une solution d'hydroxyde de sodium à 36° Baumé. La quantité ainsi ajoutée est fonction du pH de la laine lavée.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine ainsi essorée passe ensuite en continu dans un bain de 50 litres d'eau à 60°C contenant les enzymes ajoutées en continu et dont le dosage en poids, par rapport au poids de laine, est le suivant :
  • BACTOSOL W O : 13,5 %
  • MAXACAL 600.000 L : 6,75 %
    • Au bout de 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine traverse ensuite, en 15 minutes, une étuve dont la température est maintenue à 60°C par injection de vapeur. Le temps de séjour dans cette étuve est tel que le temps séparant la plongée de la laine dans le bain d'enzymes et la fin du séjour en étuve ne dépasse pas 20 minutes.
    La laine à la sortie de l'étuve, traverse pendant 5 minutes un bain de 50 litres d'eau à 50°C, dont le pH est maintenu à 2,5 par ajout d'acide acétique.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse puis traverse un séchoir d'où elle sort avec une humidité de 1 à 5 %.
    Après séchage, la laine est cardée puis peignée. La laine est filée pour obtenir un fil de numéro 1/60 qui est utilisé pour faire un tricot sur un métier circulaire utilisant une jauge 24.
    Les résultats des essais comparatifs effectués sont rassemblés dans le tableau III.
    TEST méthode laine non traitée laine traitée
    Blancheur I.W.T.O 35-87 48,9 42,2
    Résistance en faisceaux NF G 07 307 8,46 cN/Tex 7,4cN/Tex
    Retrait surfacique NF EN 25077 50 % 35 %
    EXEMPLE 4 :
    On utilise une laine lavée d'Australie de 17,9 micromètres que l'on soumet au traitement décrit ci-après.
    500 grammes de laine sont immergés pendant 5 minutes dans 50 litres d'eau à 60°C contenant du VALSOL LTA-N à raison de 2 % du poids de laine. Le pH du bain est porté à 9,0 par ajout d'une solution d'hydroxyde de sodium à 36° Baumé. La quantité ainsi ajoutée est fonction du pH de la laine lavée.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine ainsi essorée passe ensuite en continu dans un bain de 50 litres d'eau à 60°C contenant les enzymes ajoutées en continu et dont le dosage en poids, par rapport au poids de laine, est le suivant :
  • BACTOSOL WO : 13,5 %
  • MAXACAL 600.000 L : 3,4 %.
    • Au bout de 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse.
    La laine traverse ensuite, en 15 minutes, une étuve dont la température est maintenue à 60°C par injection de vapeur. Le temps de séjour dans cette étuve est tel que le temps séparant la plongée de la laine dans le bain d'enzymes et la fin du séjour en étuve ne dépasse pas 20 minutes.
    La laine, à la sortie de l'étuve, traverse pendant 5 minutes un bain de 50 litres d'eau à 50°C, dont le pH est maintenu à 2,5 par ajout d'acide acétique.
    A la fin des 5 minutes, la laine est essorée par passage entre les rouleaux d'une presse puis traverse un séchoir d'où elle sort avec une humidité de 1 à 5 %.
    Après séchage, la laine est cardée puis peignée. La laine est filée pour obtenir un fil de numéro 1/24 qui est utilisé pour faire un tricot sur un métier circulaire utilisant une jauge 28.
    Les résultats des essais comparatifs effectués sont rassemblés dns le tableau IV.
    TEST méthode laine non traitée laine traitée
    Blancheur I.W.T.O 35-87 43 39,3
    Résistance en faisceaux NF G 07 307 8,28 cN/Tex 7,36cN/Tex

    Claims (15)

    1. Fibres d'origine animale, du type fibres protéiniques, comportant un cortex revêtu d'écailles, caractérisées en ce que leur état de surface est modifié par l'élimination très régulière d'une proportion d'écailles supérieure à 2% et inférieure à 10%, d'autres écailles n'étant que partiellement éliminées et d'autres subsistant intégralement, et en ce que le cortex n'est pas endommagé.
    2. Procédé d'écaillage de fibres d'origine animale, du type fibres protéiniques, comportant un ciment kératinique de liaison des écailles à un cortex, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'application d'au moins un agent tensio-actif aux fibres pour provoquer un mouvement d'ouverture desdites écailles et, simultanément ou postérieurement, une étape d'attaque enzymatique sélective du ciment kératinique dans un bain à une force ionique équivalant à une solution de tampon phosphate de molarité 0,05 à 0,2 M, étape dans laquelle on laisse l'enzyme agir durant un temps déterminé, insuffisant pour endommager le cortex, pour détruire et/ou fragiliser le ciment kératinique formant la liaison entre une proportion d'écailles supérieure à 2% et inférieure à 10% et le cortex, ladite fragilisation étant telle qu'un traitement mécanique ultérieur suffise à détacher les écailles ainsi fragilisées.
    3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la proportion des écailles fragilisées et/ou détachées est de l'ordre de 3 à 10%.
    4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le tensio-actif est un mélange synergique d'éthoxylates et de produits spéciaux.
    5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les enzymes sont choisies parmi les enzymes protéolytiques et leurs mélanges, notamment un biocatalyseur à base d'enzymes sélectionnées et une protéase fortement alcaline.
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la concentration en enzymes ou leurs mélanges est de 0,1% à 0,4 % en poids, de préférence de 0,1% à 0,2 % en poids par rapport au bain de traitement.
    7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les concentrations en mélange d'une protéase fortement alcaline et d'un biocatalyseur à base d'enzymes sélectionnées, sont respectivement de 2 g/l et 1 g/l.
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la durée du traitement enzymatique est de l'ordre de quelques minutes, notamment de deux à six minutes.
    9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'on effectue, à la sortie du bain de traitement enzymatique, un étuvage en continu à une température de 50 à 60°C, pendant une durée de 5 à 10 minutes.
    10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l'on effectue ensuite ou simultanément un traitement mécanique doux, pour détacher les écailles et les séparer du cortex.
    11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le traitement mécanique consiste en une légère agitation du bain de traitement ou de la laine dans le bain de traitement.
    12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement enzymatique dans une étape de dérivation de la laine en cours de lavage, sur de la laine lavée ou à la suite de l'opération de lavage de la laine brute, dans une installation de lavage munie de bacs supplémentaires.
    13. Procédés de traitement, préparation et filature de fibres naturelles d'origine animale, notamment de fibres de laine, caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 2 à 12.
    14. Articles textiles, ou tricotés, ou autrement fabriqués par voie textile ou autre, caractérisés en ce qu'ils comprennent des fibres selon la revendication 1.
    15. Articles textiles tels que rubans, fils, articles filés, articles tricotés, fabriqués à partir des fibres selon la revendication 1.
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