Procédé de conditionnement de matières non4extiles
pour en augmenter l'affinité envers les colorants
La présente invention se rapporte à un procédé de conditionnement de matières non textiles telles que films, pellicules et produits extrudés, etc. pour en augmenter l'affinité envers les colorants, notamment les colorants qui produisent des nuances foncées et moyennes.
I1 est notoire que les matières non textiles constituées par du verre, par des oléfines, particulièrement par du polyéthylène et du polypropylène, par des polymères acryliques et des copolymères acryliques apparentés (comme l'Orlon , le Creslan , 1' Acri- lan , le Varel , le Zefran , le Darvan et le Dynel ), par des copolymères de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle (comme le Saran ), par des polyesters (polymères de condensation de l'éthylène glycol et de l'acide téréphtalique, par exemple le Dacron et par des polymères de polyamides (comme le nylon), sont difficiles à teindre en utilisant des colorants du commerce.
Les matières non textiles constituées par un acétate de cellulose, le tri acétate de cellulose ( arnel ) et l'acétate de cellulose saponifié ( Fortisan ), etc. sont également difficiles à teindre avec un grand nombre des colorants dont on dispose; il en résulte que l'on peut utiliser seulement un nombre limité de colorants choisis, exigeant des techniques de teinture compliquées spéciales.
L'invention concerne la combinaison d'un complexe chromique du type Werner et de chitine désacétylée. L'affinité des matières non textiles traitées avec cette combinaison est supérieure à la somme des affinités pour les mêmes colorants conférées par les constituants pris individuellement.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'on traite la matière à colorer par une solution aqueuse de chitine désacétylée soluble dans l'eau (acétaminohydrate de carbone) et d'un complexe de chrome réactif du type Werner (comme le chlorure p-aminobenzoato-chromique, le chlorure bêtarésorcylato-chromique, le chlorure glycinato-chromique, le chlorure tannato-chromique, le chlorure glycolato-chromique, le chlorure thioglycolato-chromique ou le chlorure sorbato-chromique) et on chauffe les matières ainsi traitées de manière à produire à leur surface une couche adhérente ayant de l'affinité pour les colorants.
Bien que l'on ne comprenne pas complètement l'explication de ces phénomènes, on va en donner une explication probable pour faciliter une meilleure compréhension de l'invention. On admettra que cette invention n'est pas limitée à cette explication.
Au cours du chauffage de la matière traitée comme on l'a décrit ci-dessus, le complexe de chrome se polymérise en formant un produit polymère insoluble, de poids moléculaire élevé, par la formation de liaisons Cr-O-Cr avec les groupes p-amino-benzoato, bêta-résorcylato, tannato, glycolato, thioglycolato, sorbato, ou glycinato, dans le polymère, et orientées dans un sens s'écartant de la matière de base, c'està-dire des fibres de verre dans le cas d'une matière en fibres de verre. Le sel d'acide de la chitine désacétylée, chauffé, est transformé en une forme insoluble en raison de la perte partielle de composant générateur du sel d'acide et également du fait de la formation d'amide insoluble, par déshydratation.
Ces deux matières polymères établissent des liaisons solides entre elles ainsi qu'avec la surface de la base, ces liaisons pouvant être dues à des attractions électrostatiques et/ou à des forces chimiques covalentes.
Dans le cas des deux matières polymères il est pro bable que les groupes -OH, -NH2, et -CONH- présents dans l'acétamino-hydrate de carbone polymère forment de solides liaisons covalentes avec le complexe de chrome réactif du type Werner, polymérisé. La pellicule ou couche résultante, solidement fixée sur la surface de base, présente une affinité tinctoriale remarquablement accrue pour les colorants du commerce et due, croit-on, à l'action synergique entre les deux éléments constitutifs, ayant pour conséquence la formation de la couche ou pellicule polymère complexe, rétifiée, fixée et durable, présentant une affinité exceptionnelle pour les colorants.
Parmi les complexes de chrome du type Werner indiqués, on préfère le chlorure p-aminobenzoatochromique parce qu'il donne les meilleurs résultats et qu'on peut l'utiliser pour produire des nuances moyennes aussi bien que des nuances foncées. Le complexe tannato est utile principalement pour produire des nuances foncées, c'est-à-dire des noirs et du brun foncé. On peut préparer ces complexes de chrome par exemple en faisant réagir une solution basique de chrome avec l'acide approprié (p-aminobenzoïque, bêta-résorcylique, glycine, tannique, glycolique, thioglycolique ou sorbique) en présence d'isopropanol, en suivant le mode opératoire général décrit dans les Brevets des Etats-Unis d'Amérique
No 2544667 et No 2683156.
On peut obtenir la chitine désacétylée en chauffant de la chitine brute succesivement avec du carbonate de sodium et avec de l'acide chlorhydrique pour enlever les sels de calcium et les protéines adhérentes, puis en faisant digérer l'hydroxyde de sodium ou une autre base alcaline à une température élevée, dans des conditions excluant l'oxydation, pour produire la chitine désacétylée. On peut faire réagir la chitine désacétylée, ainsi produite, avec de l'acide acétique aqueux ou avec de l'acide itaconique, en produisant respectivement le sel de l'acide acétique, ou de l'acide itaconique, solubles dans l'eau.
Bien que l'on préfère utiliser le sel de l'acide acétique ou le sel de l'acide itaconique, on peut recourir à d'autres sels, comme par exemple ceux formés en faisant réagir la chitine désacétylée purifiée avec de l'acide formique, pyruvique ou lactique. Pour une description plus détaillée de la production de ces sels d'acide de la chitine désacétylée, on peut se reporter aux Brevets des Etats-Unis d'Amérique No 2040879 et No 2040880.
On préfère particulièrement le produit de la réaction de l'acide itaconique et de la chitine désacétylée.
La quantité d'acide itaconique utilisée est approximativement la même en poids que la quantité de chitine désacétylée. Les nuances produites avec le complexe de chrome et le sel de l'acide itaconique et de la chitine désacétylée sont en général plus brillantes que celles obtenues avec les sels de l'acide acétique ou d'autres acides de la chitine désacétylée.
On mélange le complexe de chrome et la chitine désacétylée de préférence dans la proportion de 1 à 6 parties de chitine désacétylée soluble dans l'eau (dont la moitié environ est l'acide nécessaire pour la solubilisation) pour 1 à 6 parties de complexe de chrome (sous la forme de solution dans de l'isopropanol, renfermant de 60 à 75% en poids environ d'isopropanol) et de 88 à 98 parties d'eau.
On peut appliquer de toute manière voulue la solution sur la matière à colorer, par exemple par foulardage, par trempage, par pulvérisation, etc... La quantité appliquée dépendra, bien entendu, de la matière que l'on traite. Une absorption (augmentation de poids) de 10 à 80 O/o en poids donne de bons résul- tats. La température d'application n'est pas critique; une gamme préférée est celle comprise entre 10 et 43" C.
Après l'application, on sèche d'ordinaire la matière traitée en on la fait passer dans une étuve à polymérisation maintenue à une température de 93 à 1770 C, de préférence entre 149 et 154 C pour les matières à base (de fibres de verre et de 116 à 143 C pour les matières à base de polypropylène, à une vitesse telle que la durée de séjour soit de 1 à 5 minutes ou plus, suivant la température, c'est-à-dire qu'aux basses températures la durée de séjour est plus longue et vice versa. Dans le voisinage de la partie supérieure de la gamme, la durée de séjour est de 2 minutes environ ou moins. I1 convient de choisir la température et la durée de séjour de manière à réaliser la polymérisation du mélange de complexe de chrome et de chitine désacétylée, sans abîmer la matière de base.
On peut facilement déterminer cette température, pour n'importe quelle durée de séjour voulue, en soumettant à la chaleur un échantillon de la matière, pendant l'intervalle de temps considéré et en déterminant la température à laquelle la matière commence à se plisser ou à se déformer lorsqu'on la chauffe ainsi.
La matière ainsi prétraitée ne s'hydrolyse pas facilement, même lorsqu'on la traite avec de l'eau chaude ou avec une base alcaline diluée. Les acides, comme par exemple l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, etc... déterminent l'enlèvement de la couche ou pellicule d'accrochage. Cette caractéristique permet l'obtention d'effets intéressants en traitant les pellicules avant ou après la teinture, par un acide, sur des zones choisies, pour enlever la pellicule d'accrochage sur ces zones et obtenir ainsi les effets de dessins voulus.
On réalise par des techniques classiques la teinture ou l'impression de la matière prétraitée.
On a donné dans le brevet suisse nO 374962 des exemples de types de colorants que l'on peut utiliser à cet effet.
On a constaté que les colorants au soufre liquides et les colorants au chrome sont particulièrement efficaces pour la coloration des matières à base de polypropylène traitée conformément à l'invention.
La quantité de colorant appliquée dépend bien entendu de la couleur ou de la nuance recherchée.
Dans le cas de ceux des colorants qui demandent une oxydation pour le développement de la couleur, on préfère utiliser de l'eau oxygénée ou bien du perborate de sodium à 49 C environ.
I1 apparaît que les acides exercent un effet défavorable sur la pellicule ou couche d'ancrage; de là il résulte que le bichromate de sodium et l'acide acétique ne sont pas recommandés; l'application de colorants dans des milieux fortement acides, comme l'acide sulfurique, n'est pas non plus recommandée. Pour le développement des indigosols, on obtient de bons résultats avec un mélange de 2% de nitrite de sodium et de 4% d'acide chloracétique à 38 C pendant une demi-minute.
Exemple I:
Conditionnement de films en polyéthylène.
On passe d'abord le film à la calandre Schreiner dont le cylindre porte, à sa périphérie, environ 46 lignes par cm2. La calandre est réglée de façon à exercer sur le film qui la traverse une pression de 40 tonnes environ.
Le film est calandré à une température d'environ 38"C. Le calandrage a pour effet d'engendrer de fines rayures invisibles à la surface du film, ce qui la rend rugueuse et améliore son contact avec le liquide utilisé dans le traitement préalable (2me opération). On utilise une solution de traitement renfermant
chitine désacétylée: 2.5%
acide acétique à 84%: 2.5%
chlorure p-aminobenzoatochromique
(contenant environ 65 % d'alcool isopro
pylique): 2. 0 %
eau 93.0%
Une fois écrasé par les cylindres et passé dans le liquide de mouillage préalable, le film accuse une augmentation d'humidité d'environ 20% en poids.
On le sèche alors à l'air à la température ambiante (environ 20 C) ou en faisant passer au-dessus de lui, pendant quelques minutes, un courant d'air chaud (température environ 93 à 107 C).
Après les opérations ci-dessus, on peut procéder à la teinture proprement dite du film. On peut utiliser pour cela l'une ou l'autre des matières colorantes commerciales connues. On se sert des techniques qui sont courantes dans la teinture des films. Par exemple, le film préalablement soumis au traitement décrit plus haut peut être teint à l'aide de colorants au soufre de la manière ci-après.
Le bain de teinture a la composition suivante:
So-dye-Sul Liquid Brown APCF 8 %
So-dye-Sul Liquid Black R 1 %
So-dye Fide B 5%
On plonge le film pendant 2 heures à 82" C dans le bain de teinture, puis l'en sort, le rince soigneusement, l'oxyde à l'aide d'une solution à 1 % de perborate de sodium à 47" C et le sèche. Les résultats sont excellents; on réalise ainsi des teintures uniformes et régulières.
Suivant une autre méthode de teinture mettant en oeuvre des colorants réactifs le bain suivant peut être:
colorant substantif Jaune Cibacron R 1 %
urée 10%
eau 89%
L'opération peut se faire en plongeant le film dans ce bain et l'y abandonnant pendant environ 1 heure à 82" C. Le film coloré a une teinte uniforme et régulière.
I1 n'est pas nécessaire d'ajouter un alcali au bain de teinture contenant un colorant substantif pour fixer la couleur.
Exemple 11:
Conditionnement de films en polypropylène.
Le mode d'opération de cet exemple est le même que dans l'exemple I, à cette différence près qu'ici le film à teindre après traitement préalable est un film en polypropylène. Les teintures obtenues sont uniformes et régulières.
Exemple III:
Conditionnement de films en copolymère de chlorures de vinylidène et de vinyle.
Le mode d'opération de cet exemple est le même que dans l'exemple I, à cette différence près qu'ici le film à teindre après traitement préalable est un film en copolymère de chlorures de vinylidène et de vinyle ( safran , marque déposée). Les résultats sont excellents, on obtient des teintures uniformes et régulières.
Dans les exemples ci-dessus, le passage à la calandre Schreiner avant le traitement mordant n'est pas d'une nécessité absolue, mais il est recommandable parce qu'il améliore le dépôt du film sur le produit de réaction de la chitine désacétylée et du chlorure p-aminobezoato-chromique, ce qui favorise dès lors l'adhérence d'une plus grande quantité de la matière colorante sur le film.
Le pasage à la calandre ne semble pas favoriser, au sens chimique, l'adhésion de la couche mordante sur le film. Probablement cette adhésion de la couche polymérisée sur les films inertes de polyéthylène, polypropylène et saran n'est due qu'à une attraction électrostatique. Des liaisons chimiques covalentes entre la surface de la matière traitée et la couche mordante ne peuvent se produire d'ordinaire que sur des matériaux possédant des groupes réactifs, comme par exemple les groupes HO-, H2N- ou HOOC-.