FR3065738A1 - Filament ou fibre absorbant les gaz acides et/ou basiques, procede de fabrication d'un tel filament ou d'une telle fibre, article textile comprenant un tel filament ou une telle fibre - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un filament ou fibre absorbant les molécules odorantes, notamment le(s) gaz acide(s) et/ou basique(s), ayant une surface extérieure déterminée dont au moins une portion de ladite surface comprend des groupes carboxyliques -COOH et/ou des groupes carboxylates -COO- complexés avec des sels métalliques. Avantageusement, ladite portion est constituée d'une matrice issue de la réaction d'un mélange comprenant un polyester ainsi qu'un premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), au moins une partie des fonctions (méth)acrylates du copolymère (A) ayant été transformée en fonctions carboxylates correspondantes et/ou carboxyliques correspondantes.
Description
Titulaire(s) : DECATHLON Société anonyme.
Demande(s) d’extension : Polynésie-Fr
Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE Société civile.
FILAMENT OU FIBRE ABSORBANT LES GAZ ACIDES ET/OU BASIQUES, PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL FILAMENT OU D'UNE TELLE FIBRE, ARTICLE TEXTILE COMPRENANT UN TEL FILAMENT OU UNE TELLE FIBRE.
FR 3 065 738 - A1
La présente invention a pour objet un filament ou fibre absorbant les molécules odorantes, notamment le(s) gaz acide(s) et/ou basique(s), ayant une surface extérieure déterminée dont au moins une portion de ladite surface comprend des groupes carboxyliques -COOH et/ou des groupes carboxylates -COO- complexés avec des sels métalliques. Avantageusement, ladite portion est constituée d'une matrice issue de la réaction d'un mélange comprenant un polyester ainsi qu'un premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), au moins une partie des fonctions (méth)acrylates du copolymère (A) ayant été transformée en fonctions carboxylates correspondantes et/ou carboxyliques correspondantes.
Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne le domaine technique des fibres ou filaments ayant des capacités d'absorption des gaz acides et/ou basiques, en particulier liés aux mauvaises odeurs issus de la transpiration.
Lors de la pratique d'un sport, l'effort physique augmente la température du corps ce qui engendre une sudation plus importante qu'au repos ainsi qu'une production de composés volatils odorants. La première couche textile que porte un utilisateur lors de la pratique d'un sport est le récepteur privilégié de la sueur et des molécules odorantes provenant notamment de la dégradation des protéines contenues dans la sueur par les bactéries présentes sur la peau. Cette couche textile conserve ces molécules odorantes et sent donc mauvais après une séance de sport, en particulier lorsqu'il sèche, ce qui impose un lavage avant la séance suivante. Il est même fréquent qu'une couche textile en polyester dégage des mauvaises odeurs déjà au-cours de la séance de sport.
Ce mauvais comportement vis-à-vis des odeurs des textiles en polyester se rencontrent de manière générale dès que le textile est en contact avec la sueur du porteur sans que ce dernier n'exerce forcément une activité sportive.
Les matières textiles ne réagissent pas de la même façon vis-à-vis des odeurs. Les matières naturelles, notamment à base de laine, sentent peu, voire pas du tout, les mauvaises odeurs, notamment liés à la transpiration.
Les solutions existantes aujourd'hui pour limiter les mauvaises odeurs des textiles synthétiques, notamment en polyester, consistent soit à supprimer lesdites odeurs par absorption et/ou destruction et/ou masquage desdites odeurs, soit à éliminer les bactéries responsables de la synthèse des molécules odorantes.
Pour pallier à ces inconvénients, on utilise des textiles obtenus à partir de fibres et/ou de filaments fonctionnalisées avec des molécules cages de cyclodextrines, ou des nanoparticules de charbon, de bambou ou de noix de coco, ou encore on utilise des fibres à base de café. Mais ces solutions ne sont pas pérennes puisque les agents de fonctionnalisation sont éliminées au fur et à mesure des lavages, et/ou présentent en outre une efficacité limitée d'absorption des odeurs et/ou modifient les propriétés au toucher des textiles par exemple en les rigidifiant s'agissant notamment des cyclodextrines.
Une autre solution consiste à introduire des matières absorbant les odeurs, telles que des fibres naturelles, par exemple le coton dans les textiles à base de polyester. Mais cette solution a pour inconvénient qu'elle est onéreuse et ne permet pas un séchage rapide de l'article textile et donc également une évacuation accélérée de la sueur. Or, des propriétés de séchage et d'évacuation de la sueur rapides sont particulièrement recherchées s'agissant d'articles textiles techniques destinés à la pratique d'un sport. De plus, le coton a tendance à boulocher.
Il est également possible de disposer des agents antibactériens sur les articles textiles, tels des nanométaux d'argent, de cuivre, d'oxyde de zinc, de titanium, de zirconium ou de platine. Cependant ces agents antibactériens agissent directement sur les bactéries qui sont en contact avec la peau. Cette solution est donc valable seulement pour des articles textiles destinés à être portés très proches du corps, telles que des chaussettes, mais n'est pas valable, ou nettement moins, pour des tee-shirts par exemple. De plus, la législation sur les agents biocides est de plus en plus stricte car affectant la flore bactérienne cutanée.
EP 0.792.957 Bl décrit la fabrication d'une fibre ayant des propriétés d'absorption de gaz acides et basiques à la fois par l'intermédiaire de groupes carboxyliques (-COOH) et de groupes carboxylates (-COO-) complexés par un sel métallique, par exemple un sel de sodium, afin d'ôter les odeurs (voir [0002]). Cette fibre est obtenue en modifiant une fibre de base comprenant plus de 40% en poids de polyacrylinotrile (PAN) par de l'hydrazine (NH2-NH2) afin de réticuler cette dernière et augmenter sa teneur en azote entre 1% et 8% de son poids total. Les groupes nitriles restant sur ladite fibre sont alors hydrolysés à l'aide d'une solution basique d'un sel métallique, par exemple de l'hydroxyde de sodium ou de l'hydroxyde de potassium. La fibre est ensuite immergée dans une solution d'acide nitrique pendant 30 minutes puis lavée (voir exemple 1, [0048]).
Le procédé décrit dans EP 0.792.957 Bl s'applique uniquement à une fibre en polyacrylonitrile obtenue par définition par coagulation de polyacrylonitrile (PAN) puis filage de ce dernier. Les fibres obtenues ont une coloration rosâtre et ne se teignent pas ou le sont très difficilement. De plus, ces fibres ne présentent pas une ténacité suffisante pour constituer seules un fil, il est donc nécessaire de les utiliser en mélange avec d'autres fibres et/ou filaments pour pallier à leurs propriétés mécaniques limitées. Or le mélange de fibres acryliques avec des fibres synthétiques, telles que des fibres en polyester par exemple, est complexe du fait des problèmes de teinture (les fibres acryliques sont souvent mélangées avec de la laine et ne résistent pas à une température supérieure à 100°C). De plus, les fils comprenant des fibres en polyacrylonitrile, tels les fils filés de fibres, ont tendance à boulocher et sont moins résistant à l'abrasion.
Enfin, les articles techniques dans le sport sont majoritairement dans des matières synthétiques telles que du polyester ou du polyamide et non à base de coton ou de viscose ou encore de fibres acryliques pour des raisons de coût et d'efficacité en termes de rapidité de séchage et d'évacuation de l'humidité mais également de facilité de mise en oeuvre, en particulier s'agissant des performances mécaniques et de la teinture.
Il existe ainsi un besoin pour des fibres ou des filaments, en particulier à base de polyéthylène téréphtalate, palliant les problèmes précités, et notamment absorbant les mauvaises odeurs et/ou les neutralisants et ce de manière durable malgré les lavages, qui soient peu onéreux à fabriquer, aptes à être mis(es) en oeuvre en fils puis sous forme d'article textile et faciles à teindre.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a ainsi pour objet, selon un premier aspect, un filament ou une fibre absorbant les molécules odorantes, notamment les gaz acide(s) et/ou basique(s), ayant une surface extérieure déterminée dont au moins une portion de ladite surface comprend des groupes carboxyliques COOH et/ou des groupes carboxylates -COO' complexés avec des sels métalliques. Avantageusement, ladite portion est constituée d'une matrice issue de la réaction d'un mélange comprenant un polyester, un premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), au moins une partie des fonctions (méth)acryliques ou (méth)acrylates du copolymère (A) ayant été transformée en fonctions carboxylates correspondantes et/ou carboxyliques correspondantes.
Avantageusement, la fibre ou le filament selon l'invention comprend une portion de sa surface extérieure constituée d'une matrice polyester combinant un premier polymère (A) et un second polymère (B), le premier copolymère (A) apporte des fonctions (méth)acrylates qui sont transformées en tout ou partie en fonctions carboxyliques -COOH et/ou en fonctions carboxylates -COO'. Le premier copolymère (A) peut également comprendre des fonctions acryliques apportant les fonctions carboxyliques -COOH nécessaires et ne nécessitant donc pas de transformation pour absorber les gaz basiques à travers des réactions acido-basiques. Le second polymère (B) permet d'incorporer le premier polymère (A) de façon stable dans ladite matrice et d'adapter la viscosité de la matrice, en particulier afin qu'elle soit apte à être extrudée-filée.
Avantageusement, les groupes (méth)acrylates dans ladite portion ayant subi des étapes de saponification et/ou d'acidification et/ou de complexation décrites ci-après forment lesdits groupes carboxyliques (5
COOH) correspondants et/ou lesdits groupes carboxylates (-COO) correspondants complexés avec des sels métalliques.
Le mécanisme principal mis en jeu pour l'absorption des gaz est basé sur les fonctions carboxyliques supportées par la fibre ou le filament qui vont réagir avec les gaz basiques et/ou sur les fonctions carboxylates supportées qui vont réagir avec les gaz acides. Il est également envisagé que des interactions polaires et des liaisons hydrogènes s'établissent entre les fonctions carboxyliques et les gaz acides. S'agissant des gaz acides, la désodorisation du gaz acide, par exemple de l'acide acétique, est obtenue par salification, en piégeant le gaz acide sous forme d'un carboxylate métallique non-volatil (par exemple en créant du (CH3COO', M+) dans lequel M+ est un sel métallique s'agissant de l'acide acétique). La régénération de la fibre ou du filament peut être obtenue par rinçage (lavage domestique de l'article textile comprenant lesdites fibres et/ou filaments)
Les propriétés d'absorption en gaz acide(s) et/ou basique(s) de la fibre ou du filament sont liées à la structure intrinsèque de la fibre ou du filament ce qui assure une action vis-à-vis des odeurs pérenne contrairement à des traitements chimiques de l'état de la technique.
Avantageusement, le second (co)polymère (B) assure la fonction d'agent de couplage entre la matrice polyester et le premier copolymère (A par des liaisons chimiques (notamment par liaisons covalentes) et/ou liaisons polaires.
Il a été observé au microscope à balayage électronique d'une coupe transversale d'un filament selon l'invention, que les polymères A et B forment des nodules dans la matrice polyester, le polymère A étant comme encapsulé par le polymère B, lequel polymère B forme ainsi l'interface physique entre le polymère A et la matrice polyester.
De plus, les groupes oxiranes réactifs dans le second (co)polymère permettent de développer une réactivité avec la matrice polyester par l'intermédiaire de liaisons polaires et/ou covalentes. Avantageusement, les extrémités de chaîne du polyester dans la matrice polyester qui comprennent des fonctions acides carboxyliques (COOH) réagissent avec les groupes oxiranes, en particulier glycidyl(meth)acrylate du polymère B. Le second (co)polymère (B) doit ainsi avantageusement avoir une structure chimique « compatible », c'est-à-dire apte à être mise en oeuvre avec le premier copolymère (A) et la matrice polyester dans une réaction d'extrusion-filage.
Selon un mode de réalisation, le polymère B est un copolymère d'au moins une oléfine et d'au moins une unité monomère comprenant un groupe oxirane.
La présence d'unités monomères d'oléfines dans la chaîne polymère du second (co)polymère (B) génère un squelette de « polyoléfine » qui améliore très significativement la compatibilité avec le premier copolymère (A) comportant également un squelette de « polyoléfine ». Selon un mode de réalisation, le polymère B est un copolymère d'au moins une unité monomère comprenant un groupe oxirane, et de (méth)acrylates d'alkyle, et éventuellement d'au moins une oléfine. Avantageusement, le polymère B apporte ainsi également des fonctions acrylates dont tout ou partie de ces fonctions acrylates sont transformées en fonctions carboxylates correspondantes et/ou carboxyliques correspondantes.
De préférence, le rapport de la masse (g) du polyester dans la matrice par rapport à la masse totale de la matrice est supérieur ou égal à 50%, encore de préférence supérieur ou égal à 60%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, particulièrement supérieur ou égal à 75%, plus particulièrement supérieur ou égal à 80%, encore plus particulièrement supérieur ou égal à 85%, éventuellement supérieur ou égal à 90% .
Le rapport de la masse du premier copolymère (A) par rapport à la masse du second (co)polymère (B), (A)/(B), introduit dans la matrice, est compris entre 10/90 et 95/5, de préférence entre 50/50 et 95/5, encore plus préférentiellement entre 70/30 et 90/10, en particulier entre 85/15 et 90/10.
Selon un mode de réalisation, la proportion en masse en (méth)acrylate d'alkyle dans le premier copolymère (A), et éventuellement dans le second (co)polymère (B), est supérieure ou égale à 20%, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 25%. Cette valeur peut être mesurée par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier.
De préférence, le polyester et/ou le premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et/ou le second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), est/sont thermoplastique(s), en particulier il(s) a/ont une température de fusion (Tf) permettant leur mise en oeuvre par extrusion, en particulier par extrusion-granulation (compoudage) et extrusion-filage.
De préférence, la température de fusion du premier copolymère (A), et éventuellement du second (co)polymère (B), est supérieure ou égale à 55°C, encore de préférence inférieure ou égale à 180°C, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 140°C, particulièrement inférieure ou égale à 100°C, encore plus particulièrement inférieure ou égale à 80°C.
De préférence, le module en flexion du premier copolymère (A), et éventuellement du second (co)polymère (B), est supérieur ou égal à 5 MPa, encore de préférence supérieur ou égal à 7MPa. Le module en flexion peut être mesuré avec la méthode décrite dans la norme ISO 178 : 2010 ou dans la norme ASTM D790 D1525 sur des échantillons moulés par compression.
De préférence, le point de ramollissement Vicat sous 10 N du premier copolymère (A), et éventuellement du second (co)polymère (B), est inférieur ou égal à 60°C, encore de préférence inférieur ou égal à 50°C, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 40°C. Le point de ramollissement Vicat peut être mesuré avec la méthode décrite dans la norme ISO 306 :2004 ou dans la norme ASTM D1525 sur des échantillons moulés par compression.
De préférence, le Melt Flow Index (190°C / 2.16 Kg) du premier copolymère (A), et éventuellement du second (co)polymère (B), est supérieur ou égal à 2 g/10 min.
Les titres (dtex, deniers) indiqués dans le présent texte peuvent être mesurés à l'aide de la norme NF EN ISO 2060 de juin 1995.
On entend au sens de la présente invention par « polyester », tout polymère résultant de la condensation d'un polyol, en particulier un diol, et d'un polyacide carboxyliques aromatique(s), en particulier un diacide carboxyliques aromatique(s).
De préférence, le polyester selon l'invention est choisi parmi : un polyéthylène téréphtaiate, du polytétra méthylène téréphtaiate, du polycyclohexane-diméthylène ou un dicarboxylate de polyéthylène 2,6 naphtalène, encore de préférence il s'agit du polyéthylène téréphtaiate. D'autres polyesters peuvent être utilisés tels que des homopolymères, des copolymères, des terpolymères, et leurs mélanges d'unités monomères choisies dans la liste constituée par : l'éthylène téréphtaiate, le propylènetéréphtalate, le butylène téréphtaiate, et le 1,4-cyclohexylenedimethylènetéréphtalate, particulièrement l'éthylène téréphtaiate.
De préférence, le polyester selon l'invention est dans un grade configuré pour être filé pour sa transformation en fil.
On entend au sens de la présente invention par « polyol » tout composé comprenant au moins deux fonctions hydroxyles (-OH), notamment tout composé (diol) ne comprenant que deux fonctions hydroxyles (-OH).
On entend au sens de la présente invention par « polyacide carboxyliques aromatique(s)», tout composé comprenant au moins deux fonctions acides carboxyliques (-COOH) et au moins un cycle aromatique, notamment tout composé ne comprenant que deux fonctions acides carboxyliques et au moins un cycle aromatique (diacides carboxyliques aromatique(s)).
On entend au sens de la présente invention par « gaz acide », tout gaz apte à réagir avec des fonctions carboxylates (-COO ) dans une réaction acido-basique, et par « gaz basique », tout gaz apte à réagir avec des fonctions acides (-COOH) dans une réaction acido-basique.
De préférence, le ou les gaz acide(s) est/sont choisi(s) dans la liste comprenant : l'acide propanoïque, l'acide formique, l'acide butyrique, le benzothiazole, l'acide acétique, l'acide valérique, l'acide dodécanoïque, l'acide octanoïque, l'acide nonanoïque, encore de préférence il s'agit de l'acide acétique.
De préférence, le ou les gaz basique(s) est/sont choisi(s) dans la liste comprenant : les amines telles que le triméthylamine, le méthylamine, l'éthylamine, le triéthylamine, le propylamine ; le diéthylamine, la pyrazine, l'ammoniac, l'aniline, encore de préférence il s'agit de l'ammoniac.
On entend au sens de la présente invention par « filament », tout élément textile longiligne ayant une longueur indéfinie, car en théorie illimitée.
On entend au sens de la présente invention par « fibre », tout élément textile longiligne de longueur définie, car limitée, en particulier il s'agit d'une fibre courte ou d'une fibre longue.
On entend au sens de la présente invention, par « fil », un fil filé de fibres, un fil monofilamentaire (un seul filament), un fil multifilamentaire et le mélange de ces derniers.
On entend au sens de la présente invention par sel métallique tout sel comprenant une partie métallique cationique (Mn+) (n est un nombre entier supérieur ou égal à 1) et une partie anionique (éventuellement non métallique) dont la charge négative totale neutralise la charge de la partie métallique cationique, de préférence les sels métalliques sont choisis parmi : les sels de potassium (K+), les sels de sodium (Na+), les sels de calcium (Ca2+), les sels de magnésium (Mg2+), les sels d'aluminium (Al3+), et les sels d'argent (Ag+ ; Ag2+ ; Ag3+).
On entend au sens de la présente invention par « copolymère », tout polymère comprenant au moins deux unités monomères différentes qui se répètent à intervalles réguliers ou non (aléatoire) selon la chaîne dudit copolymère. Lorsque le copolymère comprend trois unités monomères différentes, il s'agit plus particulièrement d'un terpolymère.
On entend au sens de la présente invention par « oléfine », tout unité monomère répétitive d'oléfine de formule -(CH2-CRiR2)n- dans laquelle Ri et R2 représentent, chacun, indépendamment l'un de l'autre : un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, de préférence linaire ou ramifié et acyclique, de préférence un atome d'hydrogène. Ledit groupe alkyle peut comprendre de un à dix atomes de carbone, encore de préférence de un à six atomes de carbone, notamment de un à quatre atomes de carbone. Les groupes alkyles sont de préférence : un groupe méthyle -CH3 ; un groupe éthyle -CH2-CH3 ou, un groupe propyl (n-propyle ou isopropyle), un groupe butyle, tels que les groupes n-butyle, sec-butyle, isobutyle ou tert-butyle, un groupe pentyle, un groupe hexyle, un groupe heptyle, un groupe octyle, une groupe nonyle, un groupe décyle.
Le premier copolymère (A) et/ou le second (co)polymère (B) selon l'invention peut/peuvent être un polymère syndiotactique, isotactique ou atactique.
On entend au sens de la présente invention par « (méth)acrylate d'alkyle », tout unité monomère acrylate de formule -(CH2C(CH3)COO(Ri))- ou -(CH2-CHCOO(Ri))- dans laquelle le groupe Ri est une chaîne alkyle, de préférence saturée, linéaire ou ramifiée, encore de préférence acyclique, plus préférentiellement comprenant de 1 à 20 atomes de carbone (en C1-C20), encore de préférence en C1-C15, encore plus préférentiellement en C1-C10, plus particulièrement en C1-C8, encore plus particulièrement en C1-C4, notamment un groupe méthyl. De préférence, le (méth)acrylate d'alkyle est choisi parmi le (méth)acrylate de méthyle, le (méth)acrylate d'éthyle, le (méth)acrylate de n-butyle, le (méth)acrylate d'isobutyle, le (méth)acrylate d'octyle ou le (méth)acrylate de 2-éthylhexyle.
Le fait que le groupe méthyle soit indiqué de la façon suivante (méth) dans le présent texte signifie que ce dernier est considéré comme étant optionnel.
On entend au sens de la présente invention par « acide (méth)acrylique », tout unité monomère de formule -(CH2-C(CH3 ou H)COOH)-.
On entend au sens de la présente invention par « thermoplastique », tout (co)polymère ayant une température de fusion Tf et apte à être transformé par extrusion. La température de fusion Tf peut être mesurée avec la méthode décrite dans la norme ISO 11357-3 :2011.
On entend au sens de la présente invention par « oxirane », tout groupe de formule -C2H3O. Ce groupe peut être supporté par un groupe glycidoxy supporté lui-même par une ou plusieurs unité(s) monomère(s) répétitive(s) différentes présente(s) dans la chaîne polymère du second (co)polymère (B). De préférence, l'unité monomère est un groupe glycidyl(méth)acrylate
De préférence, le groupe oxirane est apporté par une unité monomère choisi parmi le glycidyle acrylate, le glycidyle méthacrylate (GMA) et le glycidyle vinyléther, de préférence le glycidyle acrylate et le glycidyle méthacrylate (GMA).
Dans une variante, le sel métallique est un sel d'un ou plusieurs mét(al)(aux) choisi(s) dans le groupe consistant dans les métaux suivants : potassium (K), sodium (Na) (en particulier suite à la saponification), calcium (Ca), magnésium (Mg),aluminium (Al) et argent (Ag)(en particulier suite à la complexation) ou leurs mélanges.
Dans une variante, le premier copolymère d'oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique (A), et éventuellement ledit second (co)polymère (B), est(sont chacun) un élastomère. Dans une variante, le second polymère comprenant des groupes oxiranes est un terpolymère d'au moins une oléfine, de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique, et d'une unité monomère comprenant un groupe oxirane, en particulier un terpolymère d'éthylène, de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique, et de (méth)acrylate de glycidyle.
Dans une variante, le filament ou la fibre selon l'invention comprend des première et seconde structures polymériques non mélangées, la première structure étant ladite matrice.
De préférence, la masse de la première structure polymérique par rapport à la masse totale de ladite fibre ou dudit filament est inférieure ou égale à 30% et supérieure ou égale à 0%, en particulier inférieure ou égale à 20%, plus particulièrement inférieure ou égale à 10%.
De préférence, la masse de la seconde structure polymérique par rapport à la masse totale de ladite fibre ou dudit filament est supérieure ou égale à 50%, en particulier supérieure ou égale à 70%, plus particulièrement supérieure ou égale à 80%, notamment supérieure ou égale à 90%.
Cette disposition permet d'optimiser la proportion massique en matrice fonctionnelle selon l'invention absorbant les gaz, et donc le coût final.
Avantageusement, les première et seconde structures polymériques sont co-extrudées puis filées mais forment deux structures distinctes dans la fibre ou le filament.
Dans une variante, la seconde structure polymérique comprend au moins un polymère choisi dans la liste comprenant : le polyamide 6, le polyamide 6-6, le polyamide 12, le polyamide 11, le polyamide 4-6, le polyester (en particulier le polyéthylène téréphtalate), le polypropylène, et le polyéthylène ou leur combinaison.
De préférence, le ou lesdits polymères représente(nt) au moins 85% en masse, encore de préférence au moins 90% en masse, en particulier au moins 95% en masse de la dite seconde structure polymérique.
Dans une variante, ledit filament ou ladite fibre a une section transversale hétérogène du type cœur-manteau, ledit manteau étant constitué de ladite matrice (ou de ladite première structure polymérique), de préférence le cœur est constitué de ladite seconde structure polymérique.
La fibre ou le filament selon l'invention peut avoir n'importe quel agencement observé selon sa coupe transversale du moment qu'elle/il comprend au moins une portion de sa surface telle que définie selon l'invention. En particulier, la fibre ou le filament selon l'invention peut être du type cœur-manteau avec un cœur multilobé ou cylindrique et un manteau épousant la forme du cœur ou au contraire indépendamment sensiblement cylindrique ou multilobé.
Dans une variante, le rapport de la masse du premier copolymère (A) sur le second (co)polymère (B) dans ladite matrice est compris entre 99/1 à 85/15.
Dans une variante, le rapport de la somme de la masse du premier 10 copolymère (A) et de la masse du second (co)polymère (B) sur la masse totale de la matrice est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 15%.
La présente invention, a pour objet selon un second aspect, une composition extrudable-filable pour la fabrication d'au moins une portion de la surface extérieure d'un filament ou d'une fibre, tel(le) que défini(e) selon l'une quelconque des variantes de réalisation décrites en référence au premier aspect selon l'invention, ladite composition étant issue de la réaction du mélange comprenant un polyester, un premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique, et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O, la proportion en masse dudit polyester par rapport à la masse totale dudit mélange étant supérieure ou égale à 50%, encore de préférence supérieure ou égale à 60%, particulièrement supérieure ou égale à 70%, plus particulièrement supérieure ou égale à 80%, notamment supérieure ou égale à 85%.
De préférence, la composition extrudable-filable selon l'invention est sous forme de granulés, de chips, de paillettes, ou encore de poudre.
La composition extrudable-filable selon l'invention peut être préparée par extrusion réactive en mélange à l'état fondu dans des extrudeuses (mono ou bivis), des co-malaxeurs BUSS, et de préférence dans des extrudeuses bivis co-rotatives.
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De manière avantageuse, la composition selon l'invention est préparée avant l'étape d'(co)extrusion-filage (i), définie ci-après en référence à un troisième aspect, sur un extrudeur-réacteur lors d'une étape d'extrusiongranulation (également désignée par compoundage). Cette étape de compoundage est effectuée dans ie cadre de l'invention de préférence sur une extrudeuse comprenant au moins deux vis d'acheminement tournant de manière co-rotative avec différentes zones, aptes à être chauffées indépendamment les unes des autres. Il s'agit notamment de deux vis d'extrusion co-pénétrantes tournant dans le même sens dans l'alésage d'un environnement fixe, appelé fourreau, le pas d'une vis peut être inversé comparativement à une autre vis selon une ou plusieurs zone(s) déterminée(s) pour augmenter le cisaillement.
L'étape d'extrusion réactive comprend ainsi une étape préalable de mélange du polyester, du premier copolymère (A) et du second (co)polymère (B), une étape réactionnelle menée en réalisant successivement des opérations de cisaillement et de dépression sur le mélange acheminé par les vis d'acheminement. Toutes ces étapes sont effectuées sur un réacteur d'extrusion continue comprenant au moins deux vis d'acheminement. L'extrudeuse formant un réacteur continu comprend une première zone d'introduction du polyester et des polymères (A) et (B). Les polymères (A) et (B) peuvent être incorporés au niveau d'une même entrée ou bien au niveau d'entrées distinctes. De préférence, qu'une ou plusieurs entrées soient prévues, l'extrudeuse est alimentée de manière indépendante en chacun des composants de départ utilisés (polyester, polymères (A) et (B)). Le débit d'alimentation en composants de départ est contrôlé de façon indépendante. Le polyester et les polymères (A) et (B) sont introduits dans l'extrudeuse à chaud ou à température ambiante. Ils peuvent être introduits sous forme solide, notamment sous la forme de granulés, paillettes, poudre ou sous tout autre forme solide, ou encore à l'état fondu.
L'étape d'extrusion-réactive peut être effectuée telle que décrite dans
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La composition extrudable-filable selon l'invention peut comprendre divers additifs facilitant la mise en œuvre de ladite composition extrudablefilable, en particulier des agents glissants tels que de la silice, du N,N'éthylène-bis amide, du stéarate de calcium ou du stéarate de magnésium. Lesdits additifs peuvent être également des charges minérales, des pigments de coloration, des anti-UV ou des antioxydants.
La présente invention, a pour objet selon un troisième aspect, un procédé de fabrication d'un filament ou d'une fibre selon l'une quelconque des variantes de réalisation décrites en référence au premier aspect selon l'invention, comprenant les étapes suivantes :
i) Une étape d'extrusion- filage de la composition définie en référence au second aspect selon l'invention, ou une étape de co-extrusion-filage de la composition définie en référence au second aspect de l'invention pour la formation d'une première structure polymérique formant une matrice, et d'au moins une composition polymérique (en particulier extrudable et filable) pour la formation d'au moins une seconde structure polymérique, pour l'obtention d'une fibre ou d'un filament ;
ii) Optionnellement au moins une étape d'étirage dudit filament ou de ladite fibre obtenu(e) à l'étape (i) ;
iii) Optionnellement une étape de mise en forme dudit filament ou de ladite fibre pour la fabrication d'un article textile ;
iv) Une étape de transformation par hydrolyse des groupes (méth)acrylates d'alkyle en groupes carboxylates (-COO') par immersion de ladite fibre ou dudit filament (obtenu(e) à l'issue de l'étape (i) ou (ii)) ou dudit article textile dans un bain basique pour la formation ;
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v) Optionnellement une étape de séchage dudit filament ou de ladite fibre ou dudit article textile.
De préférence, la fibre, le filament ou l'article textile subit une étape de teinture avant l'étape de séchage.
De préférence, lesdites première et seconde structures polymériques ne sont pas mélangées.
De préférence, l'étape d'(co)extrusion-filage (i) est effectuée sur une extrudeuse mono-vis puis la matière fondue est passée à travers les orifices d'une filière. Les filaments en sortie de la filière subissent alors au moins une étape d'étirage, telle que celle décrite ci-après. L'étape d'étirage dans le cadre de l'invention peut être effectuée de manière connue par l'homme du métier.
La fibre ou le filament selon l'invention peut être mis(e) en œuvre selon des techniques connues de l'homme du métier, telle que via une étape d'étirage du type POY (Partially Oriented Yarn) ou FDY (Full Drawn Yarn) soit après l'étape de type POY ou directement lors de l'étape de type POY en ajoutant une étape d'étirage sur la machine réalisant l'opération du type POY. Les filaments ou fibres ayant subi une étape de type POY, peuvent subir ensuite une étape de texturation du type DTY (Drawn Textured Yarn), ou encore ATY (Air Textured Yarn, Taslan).
De préférence, l'étape de mise en forme dudit filament ou de ladite fibre pour la fabrication d'un article textile peut comprendre une étape de tricotage, une étape de tissage, une étape de tressage, une étape de fabrication d'un nontissé, ou leur combinaison, éventuellement une étape de thermofixation dudit article textile afin de stabiliser dimensionnellement ledit article.
On entend au sens de la présente invention par « bain basique », tout solution aqueuse ayant un pH supérieur ou égal à 6, encore de préférence supérieur ou égal à 7, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 8, en particulier supérieur ou égale à 10, encore plus particulièrement supérieur
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En particulier, ia solution aqueuse est une solution aqueuse comprenant une solution d'un sel métallique selon l'invention, tel que l'hydroxyde de sodium et/ou de potassium. Les fonctions carboxyliques et/ou les fonctions acrylates supportées par le polymère A, et éventuellement le polymère B, sont transformées en fonctions carboxylates (-COO') complexées par le sel métallique présent dans la solution aqueuse de saponification.
De préférence, l'étape d'hydrolyse est effectuée par immersion de la fibre ou du filament ou de l'article textile à traiter en plein bain, ledit bain ayant une température supérieure ou égale à 40°C, en particulier supérieure ou égale à 60°C, plus particulièrement supérieure ou égale à 80°C, notamment inférieure ou égale à 95°C, pendant au moins 1 minute, notamment au moins 30 minutes, et de préférence au plus 50 minutes.
Cette étape d'immersion en plein bain est suivie d'une étape de foulardage consistant à faire passer le produit textile traité entre deux rouleaux afin d'ôter le surplus de solution.
Cette étape de saponification est de préférence suivie d'une étape de rinçage de la fibre, du filament ou de l'article textile avec de l'eau, en particulier à température ambiante (notamment à une température supérieure à 0°C et inférieure ou égale à 40°C), par exemple à l'eau courante. Cette étape peut être suivie d'un séchage, par exemple effectué par air chaud ou encore micro-ondes.
De préférence, suite à l'étape d'hydrolyse (par saponification) et à l'étape de séchage, la fibre, le filament ou l'article textile a perdu au moins 1% de sa masse, notamment au moins 2% de sa masse, encore de préférence au plus 8% de sa masse totale initiale avant hydrolyse.
On entend au sens de la présente invention par « article textile », tout article comprenant un élément textile résultant de la mise en forme d'une fibre et/ou d'un filament selon l'invention.
Dans une variante, le procédé comprend une étape d'acidification vi)
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FR 17 53624 ayant lieu après l'étape iv) par immersion de ladite fibre ou dudit filament ou dudit article textile dans un bain acide.
Cette étape d'acidification a pour fonction de transformer tout ou partie des groupes carboxylates formées lors de la saponification en groupes carboxyliques.
De préférence, la concentration en ions H+ de la solution acide est déterminée selon la proportion de fonctions carboxylates que l'on souhaite transformer en fonctions acides et donc des propriétés d'absorption en gaz acide ou basique visées.
On entend au sens de la présente invention par « bain acide », tout solution aqueuse ayant un pH inférieur ou égal à 6, encore de préférence inférieur ou égal à 5, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 4.
En particulier, la solution aqueuse est une solution aqueuse comprenant un acide, notamment un acide mono ou polycarboxylique, par exemple l'acide acétique, ou un acide fort tel que l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique ou l'acide phosphorique.
De préférence, l'étape d'acidification est effectuée par immersion de la fibre, du filament ou de l'article textile à traiter en plein bain, ledit bain ayant une température supérieure ou égale à 10°C, en particulier inférieure ou égale à 60°C, plus particulièrement inférieure ou égale à 40°C, notamment à température ambiante, pendant au moins 1 minute, notamment au moins 10 minutes, et de préférence au plus 30 minutes.
Cette étape d'immersion en plein bain, notamment par foulardage, est suivie d'une étape d'exprimage consistant à faire passer le produit textile traité entre deux rouleaux afin d'ôter le surplus de solution.
Cette étape d'acidification est de préférence suivie d'une étape de rinçage de la fibre, du filament ou de l'article textile avec de l'eau, en particulier à température ambiante, par exemple à l'eau courante. Cette étape peut être suivie d'un séchage, par exemple effectuée sur une rame d'air chaud.
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Dans une variante, le procédé comprend une étape d'application d'au moins un sel métallique (tel que défini dans la présente invention) audit filament ou à ladite fibre ou audit article textile lors de l'étape iv) d'hydrolyse, ledit bain basique comprenant alors au moins un sel métallique et/ou dans une étape supplémentaire vii) de complexation, notamment par application d'une solution d'au moins un sel métallique (tel que défini dans la présente invention) audit filament ou à ladite fibre.
Le sel métallique présent dans le bain basique (par exemple la soude ou le potassium) dans l'étape d'hydrolyse et donc de saponification, peut ainsi être remplacé par la suite dans une étape de complexation par un autre sel métallique selon les besoins en absorption des gaz visés.
Lorsque les sels métalliques sont présents dans le bain à l'étape d'hydrolyse (iv), les groupes carboxyliques sont en tout ou partie hydrolysés et complexés par les sels métalliques selon la concentration en sels métalliques dans la solution.
De préférence, la concentration en sels métalliques est déterminée dans le bain d'hydrolyse (iv), et éventuellement de complexation (vii) afin que seulement une partie, de préférence la moitié en nombre, des groupes carboxyliques soient hydrolysés et complexés avec des sels métalliques afin que la fibre et/ou le filament soit/soient apte(s) à absorber des gaz basiques et acides à la fois.
Avantageusement, les sels métalliques utilisés dans l'étape de complexation sont choisis parmi les sels suivants : Ca, Mg, Al, et Ag ou leurs mélanges.
La présente invention a pour objet, selon un quatrième aspect, un article textile comprenant au moins 5% en masse par rapport à sa masse totale du filament et/ou de la fibre selon l'une quelconque des variantes de réalisation décrites en référence au premier aspect selon l'invention.
Dans une variante, l'article textile comprend en outre des fibres et/ou des filaments synthétiques, en particulier des fibres et/ou des filaments
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FR 17 53624 choisi dans le groupe comprenant : le polyester, le polyamide, et le polypropylène ou leurs mélanges.
La présente invention a pour objet, selon un cinquième aspect, un article de sport absorbant les gaz acides et/ou basiques comprenant un article textile selon l'une quelconque des variantes de réalisation décrites en référence à un quatrième aspect selon l'invention, choisi notamment parmi le ou les articles suivants considérés seuls ou en combinaison: un sac à dos, un sac de sport, un article habillement tels qu'un maillot de corps, un pantalon, un short, un sous-vêtement, un gant, une chaussette, un legging, une chaussure, un composant d'une chaussure, tels qu'une semelle de propreté, une doublure interne, ou une tige.
La présente invention a pour objet, selon un autre aspect, un fil multifilamentaire comprenant une pluralité de filaments selon l'une quelconque des variantes de réalisation décrites selon le premier aspect de l'invention.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- La figure 1 est une représentation schématique du premier polymère
A utilisé pour ia fabrication d'un filament selon l'invention dans les exemples de réalisation décrits ci-après, il s'agit d'un copolymère d'éthylène et d'acrylate de méthyle ;
- La figure 2 est une représentation schématique du second polymère (B) utilisé pour la fabrication d'un filament selon l'invention dans les exemples de réalisation décrits ci-après, il s'agit d'un terpolymère d'éthylène, d'acrylate de méthyle et de méthacrylate de glycidyle ;
- La figure 3 représente de façon schématique le polyéthylène téréphtalate ;
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- La figure 4 représente de façon schématique le greffage du second polymère B représenté à la figure 2 sur le polyester représenté à la figure 3 lors de l'extrusion-réactive ;
- La figure 5 représente de façon schématique la saponification des fonctions acrylates de méthyle du premier polymère A représenté à la figure 1 ;
- La figure 6 représente de façon schématique l'acidification des fonctions carboxylates du premier polymère A saponifié.
Description détaillée des exemples de réalisation
I- Préparation de la composition extrudable-filable selon l'invention
Une composition extrudable-filable selon l'invention sous forme de granulés est préparée en mélangeant du polyester (thermoplastique) sous forme de granulés avec des premier et second copolymères (A,B) selon l'invention également sous forme de granulés. Le mélange de granulés est alimenté à la trémie d'alimentation d'une extrudeuse comprenant deux vis d'acheminement de la matière qui sont corotatives, selon un débit de l'ordre de 50g/min. Les composants se retrouvent ainsi dans l'extrudeuse où ils sont fondus, mélangés et dispersés. Cette étape est une étape d'extrusion réactive puisque les fonctions acides carboxyliques (-COOH) en bouts de chaîne du polyester vont réagir avec les groupes oxiranes, en particulier glycidyle, du second polymère (B). La matière en sortie de l'extrudeuse forme un jonc d'environ 3mm de diamètre qui est immédiatement refroidie à l'aide d'eau froide ou à température ambiante. Le jonc est ensuite amené dans un dispositif granulateur qui entraîne le jonc formé à vitesse constante et forme des granulés par découpe du jonc. L'extrudeuse comprend au moins cinq zones distinctes de par leurs températures de chauffage : une première zone d'alimentation des composants de départ, à température ambiante donc sous forme solide, dans cet exemple sous forme de granulés ; une seconde zone de fusion au-cours de laquelle les composants de départ
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FR 17 53624 emmagasinent de la chaleur et commencent à fondre, une troisième zone correspondant à un premier malaxage dans laquelle les composants de départ sont cisaillés et sortent totalement fondus de ladite troisième zone ; une quatrième zone correspondant à un second malaxage au-cours duquel les composants de départ sont dispersés, une cinquième zone correspondant à la fin de la bi-vis dans laquelle les composants de départ mélangés et dispersés sont extrudés à travers une filière d'extrusion, comprenant dans cet exemple précis un seul orifice pour former un jonc. Une des deux vis d'acheminement comprend ainsi un pas inverse au moins dans la cinquième zone au pas des autres zones afin de disperser les composants de départ à l'état fondu. L'extrudeuse est chauffée de part et d'autre de chaque zone ce qui représente ainsi six paliers de chauffage distincts indépendants. La bi-vis est dans cet exemple précis une vis Rheomex PTW 16/25 OS couplé avec un moteur Rheodrive 7 OS - 3*400V commercialisés par ThermoScientificHaake. Au préalable, les granulés en polyester ont été chauffés à 90°C pendant 16 heures afin de limiter au minimum le taux d'humidité et donc éventuellement l'hydrolyse subséquente des chaînes du polyester.
Les paramètres initiaux de l'extrudeuse sont ainsi les suivants : le torque est de 65 Nm, la vitesse de rotation de la vis est de 450 tours/min, la vitesse d'alimentation de la vis au niveau de la première zone est de 12%, la pression dans la filière est de 5,7 bars, la température de la matière est de l'ordre de 260°C et la température de la filière est de l'ordre de 245 °C. Les six paliers de températures sont respectivement les suivants, dans l'ordre allant de la première zone à la sixième zone : 165°C, 274°C, 274°C, 270°C, 260°C et 255°C.
Le premier copolymère A est un copolymère d'éthylène et d'acrylate de méthyle ayant une proportion en acrylate de méthyle de l'ordre de 29% en masse, un melt index (190°C/2.16 Kg) de l'ordre de 2-3.5 g/lOmin (ISO 1133/ASTMD1238) ; un point de fusion de 61°C ( ISO 11357-3) ; la masse molaire moyenne en masse Mw est de 105 213 g/mol et la masse molaire
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FR 17 53624 moyenne en nombre Mn est de 16 322 g/mol, un point de ramollissement Vicat inférieur à 40°C (ISO 306/ASTMD 1525), et un allongement à rupture de 900% (ISO 527-2 / ASTM D638).
Le second copolymère B est un terpolymère d'éthylène, d'acrylate de méthyle et de méthacrylate de glycidyle ayant une proportion en acrylate de méthyle de l'ordre de 24% en masse, une proportion en masse de méthacrylate de glycidyle de l'ordre de 8% en masse, un melt index (190°C/2.16 Kg) de l'ordre de 6 g/lOmin (ISO 1133/ASTMD1238) ; un point de fusion de 65°C ( ISO 11357-3) ; la masse molaire moyenne en masse Mw est de 103 499 g/mol et la masse molaire moyenne en nombre Mn est de 16 491 g/mol, un point de ramollissement Vicat inférieur à 40°C (ISO 306/ASTMD 1525), et un allongement à rupture de 1100% (ISO 527-2 / ASTM D638).
Le polyester est choisi comme étant de grade extrudable-filable, par exemple ceux commercialisés par Invista sous la référence RT20 ou encore par Dupont de Nemours. Le premier polymère (A) et le second polymère (B) peuvent être trouvés chez Dupont de Nemours dans ia gamme Elvaloy ou encore chez Arkema dans la gamme des Lotryl et Lotader.
Le tableau 1 ci-après reprend les rapports en masse des différents composants de départ par rapport à la masse totale des compositions qui ont été extrudées puis transformées en granulés.
| Essais | Pol. (A) (%) | Pol.(B) (%) | Polyester (%) | Total Pol. (A+B) (%) | Ratio A/B |
| 1 | 4.5 | 0.5 | 95 | 5 | 90/10 |
| 2 | 3.5 | 1.5 | 95 | 5 | 70/30 |
| 3 | 2.5 | 2.5 | 95 | 5 | 50/50 |
| 4 | 11.25 | 1.25 | 87.5 | 12.5 | 90/10 |
| 5 | 8.75 | 3.75 | 87.5 | 12.5 | 70/30 |
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| 6 | 6.25 | 6.25 | 87.5 | 12.5 | 50/50 |
| 7 | 18 | 2 | 80 | 20 | 90/10 |
| 8 | 14 | 6 | 80 | 20 | 70/30 |
| 9 | 10 | 10 | 80 | 20 | 50/50 |
| 10 | 0 | 0 | 100 | 0 | / |
Tableau 1
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| Essais | mmol acrylates/g (des pol. A+B) | Pression filière d'extrusion (bars) | T5 (°C) mesurée à l'entrée de la cinquième zone |
| 1 | 0,17 | 5,7 | 260 |
| 2 | 0,16 | 7,1 | 262 |
| 3 | 0,15 | 8,8 | 263 |
| 4 | 0,41 | 7 | 260 |
| 5 | 0,40 | 9,9 | 262 |
| 6 | 0,39 | 11,6 | 265 |
| 7 | 9 | 260 | |
| 8 | 0,64 | 10,3 | 261 |
| 9 | 0,62 | 14 | 268 |
| 10 | 0 | 5,7 | - |
Tableau 2
Le tableau 2 ci-dessus représente les quantités théoriques molaires de fonctions acrylates présentes par rapport à la masse des premier et second polymères (A) et (B), les fonctions acrylates étant ici supportées dans ces exemples par les premier et second polymères (A) et (B). On remarque que plus la quantité de second copolymère B augmente, plus la pression dans la filière d'extrusion augmente comparativement à la consigne de 5,7 bars et plus la température T5 dans la filière d'extrusion augmente également. Une explication non exhaustive de ce phénomène serait que les fonctions glycidyles du second copolymère B réagissent avec les fonctions acides carboxyliques en bouts de chaîne du polyester ce qui augmenterait la viscosité de la matière extrudée, et donc les frictions et le cisaillement dans cette dernière et corrélativement la pression et la température au niveau de la filière. Cette réaction de greffage est illustrée à la figure 4.
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II- Filage des compositions transformées en granulés au I
Les essais 1 à 4 dans le tableau 3 ci-dessous correspondent aux compositions des essais 1 à 4 définies au tableau 1. Ces compositions ont été extrudées et filées à l'aide d'une extrudeuse mono-vis comprenant une filière d'extrusion ayant une pluralité d'orifices de filage et un ensemble de filtres. Des moyens d'étirage et de filage sont disposés en sortie de la filière d'extrusion, et comprennent notamment une buse envoyant un jet d'air afin d'entremêler les filaments. Les fils formés sont ainsi des fils multifilamentaires comprenant 48 filaments. Les filaments sont refroidis à l'aide d'un flux d'air froid. En sortie des étapes de filage et d'étirage, les fils sont ensimés, notamment avec un agent d'ensimage (tel que celui commercialisé sous la référence Fasavin KB 88) à hauteur de 10% en masse par rapport à la masse totale dudit fil.
| Fil | Essais | Titre POY (dtex) | Ténacité POY (cN/dtex) | Titre DTY (dtex) | ténacité DTY (cN/dtex) |
| 75D48 (75 deniers pour 48 filaments) | 1 | 152 | 1,11 | 68 | 2,52 |
| 2 | 177 | 1,09 | 78 | 2,48 | |
| 3 | 198 | 1,04 | 91 | 1,97 | |
| 150D48 (150 deniers pour 48 filaments) | 4 | 397 | 1,24 | 168 | 2,95 |
Tableau 3
Le tableau 3 liste les titres et ténacités qui ont été mesurés sur les
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25/09/2017 différents fils obtenus selon les techniques d'étirage mises en œuvre.
La structure des fils obtenus a également été caractérisée en analysant des coupes de filaments au microscope à balayage électronique. On observe ainsi la formation de nodules comprenant le premier copolymère A disposé dans une sorte de poche dont la « coque » est formée du second copolymère B, le second copolymère B faisant ainsi office d'agent de couplage avec la matrice polyester.
III- Etape de saponification et étape d'acidification
Un fil comprenant 48 filaments pour 150 deniers selon l'essai 4 défini au tableau 3 en DTY est tricoté (armure jersey). La masse surfacique du tricot est de 31 g/m2. Des échantillons de 6cm*6cm sont préparés et immergés pendant 45 minutes dans un bain comprenant 5g/l de soude à 8590°C. Un dosage pH-métrique a permis de mesurer une consommation de soude de 50+/-10 meq/Kg de tricot (par mesure de la concentration de soude dans le bain après l'étape de saponification). La perte de masse du tricot après saponification est d'environ 1,8%. La quantité en meq de fonctions acrylates et donc saponifiables est de 168,5 mmol par Kg de tricot testé. Ainsi, la consommation de soude mesurée permet de conclure qu'environ 30% des fonctions acrylates ont été saponifiées sous la forme de fonctions carboxylates.
Les tricots saponifiés subissent ensuite une étape d'acidification dans laquelle les échantillons sont immergés dans un bain d'une solution d'acide sulfurique à 0,02 mol/L (soit 0,04 mol/L =[H+]) pendant 45 minutes, le bain étant à température ambiante. Un dosage pH-métrique a permis de mesurer une consommation moyenne d'acide de 15 +/- 5 mmol H+/kg de tricot. Cette consommation d'acide correspond à environ 30% des 50meq de soude consommée à l'étape de saponification par Kg de tricot.
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IV- Mesure de l'absorption d'un gaz acide
Ces taux sont mesurés selon la norme ISO 17299-3 :2014 datant de mars 2014 et intitulée «Textiles - Détermination des propriétés de neutralisation d'odeurs - Partie 3 : méthode par chromatographie en phase gazeuse ». Le calcul du taux de réduction est indiqué au point 8 de ladite norme et correspondant à la différence de la surface moyenne du spectre FID (hydrogen flame ionization detector) du gaz test sans l'élément textile (Sb) moins la surface moyenne du pic FID du gaz test avec l'élément textile (Sm), cette différence étant rapportée sur la surface Sb puis multipliée par 100. Ainsi, des valeurs négatives ou nulles indiquent qu'il n'y a eu aucune réduction du gaz cible. Le gaz cible utilisé dans les mesures reportées ciaprès est l'acide acétique.
Il convient de noter que la norme ISO 17299-3 :2014 datant de mars 2014 référencée ci-dessus prévoit un lavage avant d'effectuer les mesures d'absorption du gaz cible.
Les tricots décrits ci-dessus en référence au paragraphe III et seulement saponifiés ont des valeurs d'absorption en acide acétique de 73% +/- 4%.
A titre de comparaison, la valeur d'absorption d'un tricot étalon comprenant exclusivement du polyester est inférieure à 40%.
Les tricots décrits ci- dessus en référence au paragraphe III, ayant subi une étape de saponification, et une étape d'acidification, ont des valeurs d'absorption en acide acétique de 88% +/- 2%. L'étape d'acidification permet donc d'améliorer les propriétés d'absorption en acide acétique.
Les inventeurs ont constaté lors de « sniff tests internes » que les performances de l'article textile synthétique sur les mauvaises odeurs sont perçues olfactivement par l'utilisateur à partir d'une valeur d'absorption en gaz d'au moins 50%, et que cette dernière augmente encore très significativement à partir de 80%.
Les mécanismes d'absorption en gaz acide, dans cet exemple en acide
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FR 17 53624 acétique, sont liés aux réactions acido-basiques avec les fonctions carboxyliques et carboxylates supportés par les filaments. En particulier, la réaction entre une fonction carboxylate et l'acide acétique génère un carboxylate métallique (CH3COONa) non volatil ce qui permettrait d'expliquer la réduction des odeurs perçues. On obtiendrait ainsi une désodorisation du gaz par salification.
Compte tenu des performances significatives obtenues en termes de réduction des odeurs perçues, il est également envisagé que des interactions polaires et des liaisons hydrogènes entre les fonctions carboxyliques et l'acide acétique aient lieu afin d'expliquer ce phénomène d'absorption important en acide acétique. La ré-initialisation des articles textiles peut être obtenue par rinçage à l'eau courante (par exemple lors d'un lavage domestique) ou encore en séchant l'article textile ce qui permet de déplacer l'équilibre acido-basique et d'évaporer le gaz acide. Les fils selon l'invention et mis en œuvre dans les échantillons tricotés et testés sont intégralement dans la composition extrudable-filable selon l'invention. Néanmoins, dans le cadre de la présente invention, seule la surface du fil vient en contact avec les molécules odorantes de sorte que pour des raisons d'économie, il peut être envisagé de disposer la matrice fonctionnelle à base de polyester comprenant les polymères A et B uniquement en surface des fils en réalisant des fils du type cœur-manteau, le manteau comprenant la matrice fonctionnelle absorbant les gaz. Dans ce cas, la composition extrudablefilable selon l'invention est co-extrudée avec une autre composition polymérique en sorte de former une première structure polymérique constituée de ladite matrice (formant alors le manteau par exemple) parallèlement à une seconde structure polymérique constituée de la seconde composition polymérique co-extrudée (par exemple constituée à plus de 95% en masse de polyester).
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Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Filament ou fibre absorbant les molécules odorantes, notamment le(s) gaz acide(s) et/ou basique(s), ayant une surface extérieure déterminée dont au moins une portion de ladite surface comprend des groupes carboxyliques COOH et/ou des groupes carboxylates -COO' complexés avec des sels métalliques, caractérisé(e) en ce que ladite portion est constituée d'une matrice issue de la réaction d'un mélange comprenant un polyester ainsi qu'un premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), au moins une partie des fonctions (méth)acrylates du copolymère (A) ayant été transformée en fonctions carboxylates correspondantes et/ou carboxyliques correspondantes.
- 2. Filament ou fibre selon la revendication 1, caractérisé(e) en ce que le premier copolymère d'au moins une oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acide (méth)acrylique (A), et éventuellement ledit second (co)polymère (B), est(sont chacun) un élastomère.
- 3. Filament ou fibre selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé(e) en ce que le second polymère comprenant des groupes oxiranes (B) est un terpolymère d'au moins une oléfine, de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique, et d'une unité monomère comprenant un groupe oxirane, en particulier un terpolymère d'éthylène, de (méth)acrylate d'alkyle ou d'acide (méth)acrylique, et de (méth)acrylate de glycidyle.
- 4. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les sels métalliques sont des sels d'un ou plusieurs mét(al)(aux) choisi(s) dans le groupe consistant dans les métaux suivants : potassium (K), sodium (Na), calcium (Ca), magnésium (Mg), aluminium (Al), argent (Ag), ou leur mélange.
- 5. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,1H904880 C322 FR25/09/2017DECATHLONFR 17 53624 caractérisé(e) en ce qu'il/elle comprend des première et seconde structures polymériques non mélangées, la première structure polymérique étant ladite matrice.
- 6. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé(e) en ce que la seconde structure polymérique comprend au moins un polymère choisi dans la liste comprenant : le polyamide 6, le polyamide 6-6, le polyamide 12, le polyamide 11, le polyamide 4-6, le polyester, le polypropylène, et le polyéthylène ou leur mélange.
- 7. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit filament ou ladite fibre a une section transversale hétérogène du type cœur-manteau, ledit manteau étant formé de ladite matrice.
- 8. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la matrice comprend plus de 50% en masse (g), par rapport à sa masse totale (g), de polyester, de préférence plus de 60% en masse, encore de préférence plus de 70% en masse, particulièrement plus de 75% en masse, par rapport à sa masse totale, de polyester.
- 9. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé(e) en ce que le rapport en masse du premier copolymère (A) sur le second (co)polymère (B) dans ladite matrice est compris entre 99/1 à 85/15.
- 10. Filament ou fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé(e) en ce que la somme de la masse du premier copolymère (A) et de la masse du second polymère (B) par rapport à la masse totale de la matrice est inférieure ou égale à 20%.
- 11. Composition extrudable-filable pour la fabrication d'au moins une portion de la surface extérieure déterminée d'un filament ou d'une fibre, selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ladite composition est issue de la réaction du mélange comprenant un polyester, un premier copolymère d'oléfine et de (méth)acrylate d'alkyle et/ou d'acideDECATHLONFR 17 536241H904880 C322 FR25/09/2017 (méth)acryiique (A), et un second (co)polymère comprenant des groupes oxiranes -C2H3O (B), la masse dudit polyester par rapport à la masse totale dudit mélange étant supérieure ou égaie à 50%.
- 12. Procédé de fabrication d'un filament ou d'une fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :i) Une étape d'extrusion-filage d'une composition selon la revendication 11, ouUne étape de co-extrusion-filage d'une composition selon la revendication 11 pour la formation d'une première structure polymérique formant une matrice, et d'au moins une composition polymérique pour la formation d'au moins une seconde structure polymérique, pour l'obtention d'une fibre ou d'un filament, ii) Optionnellement au moins une étape d'étirage dudit filament ou de ladite fibre obtenu(e) à l'étape (i);iii) Optionnellement une étape de mise en forme dudit filament ou de ladite fibre pour la fabrication d'un article textile ;iv) Une étape de transformation par hydrolyse des groupes (méth)acrylates d'alkyle en groupes carboxylates (-COO-) par immersion de ladite fibre ou dudit filament ou dudit article textile dans un bain basique.
- 13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'acidification vi) ayant lieu après l'étape iv) par immersion de ladite fibre ou dudit filament ou dudit article textile dans un bain acide.
- 14. Procédé de fabrication selon l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'on applique au moins un sel métallique audit filament ou à ladite fibre ou audit article textile soit lors de l'étape iv), ledit bain basique comprenant alors au moins un sel métallique, soit dans uneDECATHLONFR 17 536241H904880 C322 FR25/09/2017 étape supplémentaire vii) de complexation, notamment par application d'une solution d'au moins un sel métallique audit filament ou à ladite fibre ou audit article textile.
- 15. Fil multifilamentaire caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de 5 filaments selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
- 16. Article textile caractérisé en ce qu'il comprend au moins 5% en masse par rapport à sa masse totale du filament et/ou de la fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
- 17. Article de sport absorbant le(s) gaz acide(s) et/ou basique(s) caractérisé 10 en ce qu'il comprend un article textile selon la revendication 16, ledit article textile est notamment choisi parmi : un sac à dos ; un sac de sport ; un article habillement, tels qu'un maillot de corps, un pantalon, un short, un sous-vêtement, un gant, une chaussette, un legging ; une chaussure ; un composant d'une chaussure, tels qu'une semelle de propreté, une doublure15 interne ou une tige.DECATHLONFR 17 536241H904880 C322 FR25/09/2017
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