FR2458602A1 - Procede de preparation de fibres multifilamentaires de polyolefines par incorporation d'un photostabilisant et d'un agent ameliorant l'aptitude a la coloration et composition obtenue - Google Patents
Procede de preparation de fibres multifilamentaires de polyolefines par incorporation d'un photostabilisant et d'un agent ameliorant l'aptitude a la coloration et composition obtenue Download PDFInfo
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Abstract
L'ADDITION D'UN SEL DE NICKEL D'UN ACIDE OMEGA-4-HYDROXYPHENYLALCANOIQUE CONTENANT AU MOINS DEUX GROUPES ALCOYLE SUR LE NOYAU PHENYLE A UN PRODUIT DE LA REACTION D'UN ACIDE 4-HYDROXY BENZOIQUE A SUBSTITUTION POLYALCOYLE PERMET D'OBTENIR DES POLYOLEFINES AYANT UNE RESISTANCE AMELIOREE AU JAUNISSEMENT.
Description
t458602
La présente invention est relative, d'une façon gé-
nérale, à la photostabilisation et à l'aptitude à la co-
loration des polyoléfines. Plus particulièrement, elle concerne la photostabilisation et le renforcement de la coloration des fibres multifilamentaires de polyoléfines,
notamment des fibres multifilamentaires de polypropylene.
Le brevet des E.U.A. 4.144.029 de Hoffman et al., décrit une composition stabilisante à base de nickel qui
stabilise efficacement les polyoléfines contre la dégra-
dation due à la lumière et qui améliore également effica-
cement l'aptitude à la coloration du polypropylene par des colorants chélatables, de préférence des colorants monoazoiques aromatiques dispersables dans l'eau ayant un groupe hydroxy en une position ortho par rapport au
groupe azo. La composition comprend les produits de réac-
tion (a) de 30 à 90 parties en poids d'un composé répon-
dant à la formule (I): R3
I \ +2
HO Co02 Ni. (1)
R3 2
dans laquelle R1 et R2 représentent chacun un radical al-
coyle contenant jusqu'à 8 atomes de carbone et dont l'un au moins est ramifié sur l'atome de carbone en alpha, et R3 et R4 représentent indépendamment l'un de l'autre un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant jusqu'à 18 atomes de carbone; et (b) de 10 à 70 parties en poids
d'un phosphite organique secondaire ou tertiaire.
Les multifilaments en polyoléfines, en particulier les multifilaments en polypropylène, sont d'ordinaire filés en utilisant un lubrifiant de filage, par exemple un acide gras éthoxylé ou un glycol alcoxylé. Lorsque la composition stabilisante de Hoffman et al. est incorporée
dans la polyoléfine et que les fibres sont filées en uti-
lisant un lubrifiant à base d'acide gras éthoxylé ou un
glycol alcoxylé, il s'est avéré qu'il se produit une in-
teraction entre le stabilisant et le lubrifiant avec pour résultat un jaunissement des fibres. Ce jaunissement
n'est pas tolérable, car il influence la nuance du colo-
rant lors des opérations ultérieures de coloration.
La présente invention vise une composition stabili- sante et de renforcement des colorants utilisable dans les polyoléfines, en particulier dans les multifilaments
de polyoléfine et, plus particulièrement, dans les multi-
filaments de polypropylène, afin de réduire ou éliminer
le jaunissement qui se produit comme décrit ci-dessus.
Dans la composition suivant la présente invention, ou il n'y a pas interaction, ou le sous-produit d'interaction
ne provoque pas de jaunissement.
La composition suivant la présente invention com-
prend un mélange de (A) de 70 à 95% en poids du produit
de la réaction de (a) 30 à 90 parties en poids d'un com-
posé de formule (I) et (b) de 70 à. 10 parties en poids d'uni phosphite organique secondaire ou tertiaire, et de (B) de 5 à 30% d'un composé répondant à la formule (II): HO \ NCH2i-COi (II)
2 R3 2
dans laquelle n a une valeur de 1 à 3 et les radicaux R1
à R ont les significations précitées.
De préférence, la composition suivant l'invention comprend (A) d'environ 70 à 80% en.poids du produit de la réaction de (a) 70 à 80 parties en poids de (I) et (b) 20 à 30 parties en poids du phosphite, et (B) de 20 à 30% en
poids de (II). Une composition particulièrement préféra-
ble comprend (A) 75% en poids du produit de la réaction de (a) 70 à 80 parties en poids de (I) et (b) 20 à 30
parties du phosphite, et (B) 25% en poids de (II).
Les compositions sont incorporées dans la polyoléfi-
ne en une quantité totale représentant d'environ 0,005 à
10%, de préférence d'environ 0,25 à 2% et, mieux, d'envi-
ron 1 à 2% en poids par rapport au poids de polyoléfine.
La composition stabilisante est particulièrement
utilisable pour stabiliser les multifilaments de polyolé-
fine, en particulier de polypropylène, qui sont filés en utilisant un lubrifiant, notamment un lubrifiant à base d'acide gras éthoxylé ou de glycol alcoxylé. Toutefois, les compositions sont utilisables pour stabiliser les polyoléfines dans leur ensemble, c'est-à-dire celles qui sont normalement dégradables par la lumière, qu'elles soient sous la forme d'articles moulés, de pellicules, de
fibres ou de tissus.
Les sels de nickel des acides ci-dessous sont des exemples des composés de formule (I),c'est-à-dire les
sels de nickel de l'acide 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzo-
!que, de l'acide 3,5-di-isopropyl-4-hydroxy benzoïque,
de l'acide 3,5-di-sec.butyl-4-hydroxy benzoique, de l'aci-
de 3-isopropyl-5-t-butyl-4-hydroxy benzoique, de l'acide
3,5-dicyclohexyl-4-hydroxy benzoique, de l'acide 3-méthyl-
-t-butyl-4-hydroxy benzoique, de l'acide 2,6-diméthyl-
3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzoique, de l'acide 2-nonyl-
3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzoique, de l'acide 3,5-di-t-
amyl-4-hydroxy benzoique et de l'acide 3,5-di-t-octyl-4-
hydroxy benzoique, etc. Le sel de nickel préférable à utiliser suivant la
présente invention est le sel de nickel de l'acide 3,5-
di-t-butyl-4-hydroxy benzo5que.
Comme exemples non limitatifs de phosphites organi-
ques secondaires et tertiaires utilisables, on citera: le diphosphite de dioctadécyle et de pentaérythrityle, le diphosphite de diisodécyle et de pentaérythrityle, le phosphite de tridécyle, le diphosphite de distéaryleet
de pentaérythrityle, le phosphite de distéaryle, le phos-
phite de tris(nonylphényle), le phosphite de triméthyle,
le phosphite de dioctyle, le poly(phosphite de diisopro-
pylène glycol et de phényle),le phosphite de tris(3-hy-
droxypropyle), le phosphite de trioctadécyle, le phosphite de diphényle, le phosphite de triphényle, le phosphite de diphényle et d'isodécyle, le phosphite de tricyclohexyle, etc.. Le phosphite qu'il est préférable d'utiliser suivant la présente invention est le diphosphite de diisodécyle
et de pentaérythrityle.
Comme exemples des composés de formule (II), on cite-
ra les sels de nickel des acides suivants, à savoir: l'a-
cide 3-/3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphénylpropionique, l'aci-
de 3-/3,5-diisopropyl-4-hydroxyphényi7propionique, l'aci-
de 3-/3,5-di-sec.butyl-4-hydroxyphényl7propionique, l'aci-
de 3-/3-isopropyl-5-t-butyl-4-hydroxyphény_/propionique, l'acide 3-/3,5dicyclohexyl-4-hydroxyphényl7propionique, l'acide 3-/3-méthyl-5-t-butyl-4hydroxyphényl7propionique,
l'acide 3-/2,6-diméthyl-3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphényl/-
propionique, l'acide 3-/2-nonyl-3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-
phényl_7propionique, l'acide 3-/3,5-di-t-amyl-4-hydroxy-
phényl7propionique, l'acide 3-/3,5-di-t-octyl-4-hydroxy-
phény/7propionique, l'acide 2-/3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-
phényl7acétique, l'acide 2-/3,5-di-sec.butyl-4-hydroxy-
phényl/acétique, l'acide 2-/2,6-diméthyl-3,5-di-t-butyl-
4-hydroxyphényl/acétique, l'acide 4-/3,5-di-t-butyl-
4-hydroxyphényl/--butyrique, l'acide 4-/3,5-di-sec.butyl-
4-hydroxyphényl/butyrique, etc..
Le composé préféré de formule (II) à utiliser sui-
vant la présente invention est le sel de nickel de l'aci-
de 3-/3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphényl_7propionique.
Les acides à partir desquels les sels de nickel de
formule (II) sont préparés peuvent être aisément prépa-
rés comme décrit dans la littérature. Lorsque n = 1, on
peut faire appel au mode opératoire du brevet des E.U.A.
n 2.838.571. Lorsque n = 2 ou 3, on peut utiliser les modes opératoires du brevet des E.U.A. 3.247.240 ou
RE 27.004. -
Les sels de nickel de ces acides peuvent être pré-
parés comme décrit dans le brevet des E.U.A. 3.189.630 Par "polyoléfines" on entend désigner ici: des homopolymères d'alpha oléfines comme le polyéthylene, le polypropylene, le polybutadiène, le polyisoprène, le polystyrène, etc..; des copolymères d'alpha oléfines
comme des copolymères éthylène-propylène, éthylène-
butylêne, éthylène-acétate de vinyle, styrène-butadiène,
des terpolymères acrylonitrile-butadiène-styrène, etc..
La polyoléfine préférable est le polypropylène.
La composition suivant la présente invention est
principalement utilisable comme photostabilisant et ren-
forcateur de colorants pour multifilaments de polypropy-
lène filés en utilisant un lubrifiant, en particulier
un lubrifiant pour polypropylène à base de glycol alcoxy-
lé ou d'acide gras éthoxylé, afin d'obtenir des fibres ne jaunissant pas. D'une façon générale, les lubrifiants à base d'acide gras éthoxylé et à base de glycol alcoxylé
ne provoquent pas de jaunissement, par eux-mêmes. Toute-
fois, comme décrit ci-dessus, il se produit un net jaunis-
sement à l'air lorsqu'on utilise la composition précitée
de Hoffman et al. en association avec les lubrifiants.
Les lubrifiants à base d'acide gras éthoxylé répon-
dent à la formule (III): O R-C-O (CH2CH20-tnH (III) dans laquelle R représente un groupe alcoyle en C12 à C20
environ et n représente un nombre entier d'environ 2 à 20.
Ces composés englobent les acides gras polyéthoxylés, l'acide caprique, l'acide laurique, l'acide myristique,
l'acide palmitique, l'acide hexadécanoique, l'acide stéa-
rique, l'acide éicosanoique, etc.. L'acide gras éthoxylé préféré est l'acide stéarique éthoxylé avec d'environ 6 à
moles d'oxyde d'éthylène.
Les lubrifiants à base de glycol alcoxylé sont du type répondant à la formule (IV): H ( OCH2CHyO-CH2)x 0- ( -CH-CH2 0)Y H (IV) 2; y x; 2 y
R R
dans laquelle x représente un nombre entier de 2 à 4; R représente un atome d'hydrogène ou un groupe méthyle; et y représente un nombre entier suffisant pour obtenir une
masse moléculaire d'environ 250 à 1000. Les glycols peu-
vent être alcoxylés à l'aide d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de propylèné ou leurs mélanges. Comme exemples de glycols on citera l'éthylène glycol, le propylène glycol et le
butylène glycol.
On évalue les compositions suivant l'invention en les mélangeant à sec avec le polypropylène et en filant à l'état fondu à travers une filière à 30 orifices ( de
0,508 mm de diamètre x 1,016 mm) dans les conditions sui-
vantes: Température - Dispositif de filière 265,6 C bloc de pompage 262, 8 C tête d'enduction 248,9 C cylindre (avant) 232,2 C cylindre (arrière) 204,4 C partie supérieure de la colonne 98,9 - 105,6 C Pression de filage 23,9-28,1 kg/cm2(man.) Débit 0,544 kg/heure Vitesse de cisaillement 65 sec-1 Etirage au filage 100/1
On étire ensuite les multifilaments dans les condi-
tions suivantes: Stade 1 Température 104,4 C Rapport 5/1 Stade 2 Température 137,8 C Rapport 1,2/1 Etirage (global) 6/1 Les lubrifiants, sous la forme de solutions aqueuses
à 15% sont appliqués sur les fibres filées par capillari-
té avant le stade d'étirage. Les lubrifiants peuvent con-
tenir un agent antistatique.
Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à
titre d'illustration de l'invention.
Exemple 1
On mélange à sec du polypropylene non stabilisé avec 0,9% du produit de la réaction de (a) 70 parties de sel de nickel de l'acide 3,5-di-t-butyl4-hydroxy benzoique et (b) 30 parties de diphosphite de diisodécyè et de pentaérythrityle, et on mélange avec 0,1% en poids de
sel de nickel de l'acide 3-/3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-
phényl7propionique par rapport au poids de polypropylène (1,0% du poids total). On file le mélange de polymère comme décrit, en utilisant comme lubrifiant une solution
aqueuse (à 15% environ) de (1) stéarate de polyoxy-
éthylène (6 à 10 moles) ou (2) d'éthylène glycol alcoxylé (50/50 oxyde d'éthylène/oxyde de propylène)(M = environ 250). Les filés étirés sont ensuite abandonnés à l'air pendant 4 jours, puis évalués. Le filé non lubrifié (témoin) ne jaunit pas; le filé traité à l'aide de l'un
ou l'autre des lubrifiants jaunit très légèrement.
Lorsqu'on répète l'essai en utilisant 1,0% en poids d'un stabilisant qui est le produit de la réaction de 70
parties de sel de nickel de l'acide 3,5-di-tert-butyl-4-
hydroxy benzoique et de 30 parties de diphosphite de di-
isodécyle et de pentaérythrityle (composition stabilisan-
te de Hoffman et al., décrite dans le brevet des E.U.A.
n 4.144.029) le filé lubrifié se colore fortement.
Exemple 2
On opère comme décrit à l'exemple 1, mais en utili-
sant comme stabilisant une composition comprenant 0,9% du produit de la réaction de (a) 70 parties de sel de Ni de l'acide 3,5-di-t-butyl-4hydroxy benzoique et (b) 30
parties de diphosphite de diisodécyle et de pentaérythri-
tyle, avec 0,3% de sel de nickel de l'acide 3-/3,5-di-t-
butyl-4-hydroxyphényi_7propionique (total 1,2% en poids).
Le lubrifiant est du stéarate de polyoxyéthylène (6-10 moles d'oxyde d'éthylène). Le filé non lubrifié ne jaunit
pas, non plus que le filé traité par le lubrifiant. Lors-
qu'on utilise 1,0 ou 1,35% en poids du stabilisant de
Hoffman et al. (cf. exemple 1 ci-dessus), le filé lubri-
fié se colore fortement.
Exemple 3
On opère comme à l'exemple 1, mais en utilisant com-
me stabilisant une composition comprenant 0,75% du produit de la réaction de 70 parties de sel de nickel
de l'acide 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzoîque et 30 par-
ties de diphosphite de diisodécyle et de pentaérythri-
tyle, avec 0,25% de sel de nickel de l'acide 3-/3,5-di-
t-butyl-4-hydroxyphényl_7propionique (total 1,0% en poids).
Le lubrifiant est du stearate de polyoxyéthylène. Ni les
filés non lubrifiés ni les filés lubrifiés ne jaunissent.
Au contraire, le stabilisant de Hoffman et al. jaunit
fortement.
Les exemples mettent en évidence que lorsqu'on
ajoute du sel de nickel de l'acide 3-/3,5-di-t-butyl-4-
hydroxyphényi/propionique au stabilisant de Hoffman et
al., conformément à l'invention, le jaunissement des fi-
lés multifilamentaires à base de polypropylène lubrifiés à l'aide de lubrifiants,en particulier à l'aide d'acides
gras polyéthoxylés ou de glycols-alcoxylés, est ou com-
plètement éliminé ou fortement réduit. On obtient des résultats similaires lorsqu'on remplace le sel de nickel de l'acide 3-/3,5-di-tbutyl-4--hydroxyphényl7propionique par des dérivés analogues d'acide acétique et d'acide butyrique.
Claims (10)
1. Procédé de préparation de fibres multifilamentai-
res de polyoléfines par filage d'une polyoléfine et enro-
bage à l'aide d'un lubrifiant, suivant lequel la poly-
oléfine est mélangée, avant filage, avec un produit de la réaction de (a) 30 à 90 parties en poids d'un composé répondant à la formule (I) R4 HO Co Ni +2 (I) R2
R3 2
R3 dans laquelle R1 et R2 représentent indépendamment l'un de l'autre un radical alcoyle contenant jusqu'à 8 atomes
de carbone, et dont l'un au moins est ramifié sur l'ato-
me de carbone en alpha, R et R4 représentent indépendam-
ment l'un de l'autre un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant jusqu'à 18 atomes de carbone, et de (b) 70 à 10 parties en poids d'un phosphite secondaire ou tertiaire, et le lubrifiant se colore en présence dudit produit de réaction, le procédé étant caractérisé en ce qu'on incorpore à la polyoléfine, avant filage, un composé répondant à la formule (II): R R | 0HO > CH2n 2 Ni (II)
R2 R3 2
dans laquelle n a une valeur de 1 à 3 et les radicaux R à R4 ont les significations précitées, le composé de formule (II) étant utilisé en une proportion représentant
d'environ 5 à 30% du poids total dudit produit de réac-
tion et du composé de formule (II).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que le produit de réaction contient de 70 à 80 par-
ties en poids du composé de formule (I) et de 30 à 20 parties en poids du phosphite, et le composé de formule (II) est présent en une proportion pondérale représentant d'environ 20 à 30% du poids total du produit de réaction
et du composé de formule (II).
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le composé de formule (II) est présent en une proportion représentant environ 25% du poids total du
produit de réaction et du composé de formule (II).
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le composé de formule (I) est le sel de nickel
de l'acide 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzoique; le phosphi-
te est le diphosphite de diisodécyle et de pentaérythri-
tyle; et le composé de formule (II) est le sel de nickel
de l'acide 3-/3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphényl_/propionique.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que le lubrifiant est un acide gras éthoxylé répon-
dant à la formule: o0 il
R-C-O- CH2CH2O)- H
dans laquelle R représente un radical alcoyle en C12 à C20 environ et n représente un nombre entier d'environ 2 à 20.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le lubrifiant est un glycol alcoxylé répondant à la formule: H-EOCH 2CH-3-y O -LCH2- O -(-CHCH20± H
R R
dans laquelle R représente un atome d'hydrogène ou un radical méthyle, x représente un nombre entier de 2 à 4 et y représente un nombre entier suffisant pour obtenir
une masse moléculaire d'environ 250 à 1000.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de réaction et le composé de formule (II) sont présents en une proportion totale représentant
d'environ 0,005 à 10% du poids de la polyoléfine.
8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de réaction et le composé de formule t 458602 (II) sont présents en une proportion totale représentant
d'environ 0,25 à 2% du poids de la polyoléfine.
9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que la polyoléfine est du polypropylène.
10. Composition caractérisée en ce qu'elle est prépa-
rée par un procédé suivant l'une quelconque des revendi-
cations précédentes.
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