EP1275769A1 - Procédé de traitement de surface de fibres textiles - Google Patents

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EP1275769A1
EP1275769A1 EP02291757A EP02291757A EP1275769A1 EP 1275769 A1 EP1275769 A1 EP 1275769A1 EP 02291757 A EP02291757 A EP 02291757A EP 02291757 A EP02291757 A EP 02291757A EP 1275769 A1 EP1275769 A1 EP 1275769A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microcapsules
fixing agent
chosen
agent
fibers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02291757A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Jean-Francois Mavon
Hervé Richard Roger Huilier
Alain André Antoine Chambaudet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVELANA SOCIETE NOUVELLE
Original Assignee
Inter Unec Interaction Universite Economie
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M23/00—Treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, characterised by the process
    • D06M23/12—Processes in which the treating agent is incorporated in microcapsules

Definitions

  • the invention relates to a treatment method surface area of synthetic textile fibers and / or natural in order to fix microcapsules containing at least one active compound.
  • thermoregulatory property of these fabrics can be obtained so far by a coating process superficial, on one or both surfaces fabric.
  • thermoregulating fabrics have the disadvantage of being heavy and relatively rigid, and can only be used for the preparation of coats, jackets or combinations space.
  • microcapsules are an integral part of the base material, and are scattered throughout the structure (EP 0 306 202 B1).
  • composition of fabric coating that includes microspheres wet (US 6,207,738).
  • Microspheres containing this material are dispersed in an aqueous solution consisting of a surfactant, a dispersant and a antifoam. These microspheres are then dispersed in a polymer to form the composition of coating.
  • this American document discloses a deposit of coated microspheres, that is to say that the microspheres from 10 to 60 ⁇ m in average diameter are embedded in a binder, and the deposit forms a good layer distinct on the tissue surface.
  • the invention has the advantage of obtaining relatively light fabrics (or textile fibers) exhibiting good resistance to wear due friction and / or successive washing cycles, insofar as the microcapsules are fixed by chemical bond to the surface of textile fibers.
  • the polymer fibers from the process according to the invention are not coated with a binder incorporating the microcapsules.
  • Another advantage of the process of the invention is that allow unitary fixation of each microcapsule, thus limiting the mass of binder on the surface of the fibers, and therefore allowing maximum conservation of the initial characteristics of the tissue, such as touch, flexibility, lightness.
  • the method according to the invention makes it possible to reduce increase in the total mass of fibers treated corresponding to around 15%, while providing these fibers active storage and return of thermal energy.
  • Another object of the invention is a microcapsule intended for the implementation of the above process, and having a number average size less than 1 .mu.m.
  • microcapsules can have the function to store and then release thermal energy, at a temperature ranging from about 10 to 45 ° C, thanks to the presence, for example of chemical compounds present in their internal structure basically made up of oil comprising from 16 to 22 carbon atoms.
  • the invention also relates to a fiber of textile capable of being obtained by the process described above, which includes microcapsules spread evenly or not over the whole of the surface of the fiber, said fibers thus treated having thermoregulatory properties.
  • microcapsules as defined previously which include at least one active compound in order to provide thermoregulatory properties textile fibers comprising said fibers microcapsules on their surfaces.
  • the textile fibers which can be synthetic or natural, woven or not, may be subject to temperature rise to around 120 ° C for one duration of up to 2 hours.
  • UV radiation can be carried out under inert atmosphere. It can also be done under air provided that the crosslinkable fixing agent does not include dissolved oxygen.
  • UV radiation can be carried out for a period ranging from a few seconds up to 3 minutes, and in the presence of at least one photoinitiator (benzophenone) and optionally coupled to another thermal initiator which is activated under the effect temperature, such as methyl ethyl ketone peroxide.
  • a catalytic system can also comprise other photoinitiators present in small percentage (about 0.01 to 1%) such as alphahydroxyketones.
  • the presence of photoinitiator makes it possible to initiate the fixation of the microcapsules on the surface of the textile fibers, by radical copolymerization of the fixing agent (also called bridging agent) present between each microcapsule and the surface of the textile fiber.
  • the bridging agent coats each microcapsule.
  • the microcapsules are fixed to the surface of the polymer fibers by grafting.
  • the dispersing agent can be chosen from surfactants anionics, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, dispersing agents or wetting agents or their mixture, and more particularly among sulfonated paraffins (such as sodium dodecyl sulfate), or a mixture thereof.
  • the fixing agent can be chosen from vinyl compounds, acrylic compounds or their mixture, and more particularly among the acrylates aliphatics, urethanes acrylates, ethers acrylates, and their mixture.
  • microcapsules most of which (around 80%) has an average diameter of around 0.5 ⁇ m.
  • amount of binder can be increased up to 50% by mass relative to the quantity of microcapsules of so as to allow, on the one hand a correct coating of microcapsules and, on the other hand, to increase the holding of the tissue fiber against abrasion.
  • the ratio mass of this mixture can be around 0.4 when using an alcohol having 3 to 5 atoms of carbon.
  • the whole consisting of tissue and microcapsules is dried to remove water from the solution dispersion.
  • the fabric is subjected to UV radiation under nitrogen for 2 minutes.
  • the fabric of this example has active properties for storing and restoring thermal energy, the thermal power of which can reach approximately 3 kilojoules / m 2 at around 37 ° C.
  • the aqueous solution includes the same agents dispersants and an aromatic acryl urethane (UAA) like fixing agent.
  • the catalytic system activating binding of the bridging agent is a 50/50 mixture alphahydroxyketone and benzophenone.
  • the fabric used is a natural fiber, such as wool.
  • the fabric from this example has power thermal of about 2.5 kJ / m2 at around 28 ° C.
  • the mass ratio of binding agent / microcapsules is about 0.5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de traitement de surface de fibres textiles en vue d'y fixer des microcapsules comprenant au moins un principe actif. Ce procédé consiste à disperser les microcapsules dans une solution aqueuse comprenant au moins un agent dispersant et au moins un agent de fixation dans un rapport agent de fixation/microcapsules maximum égal à 0,5, puis à imprégner les fibres, et à les soumettre aux rayonnements U.V pour le greffage. L'invention a également pour objet une microcapsule destinée à la mise en oeuvre du procédé, une utilisation des microcapsules, et une fibre de polymère susceptible d'être issue du procédé précédemment décrit.

Description

L'invention se rapporte à un procédé de traitement de surface de fibres textiles synthétiques et/ou naturelles en vue d'y fixer des microcapsules contenant au moins un composé actif.
Il existe actuellement des tissus aux propriétés thermorégulantes dont l'objectif est de limiter les variations thermiques importantes du corps humain, vers les faibles ou les hautes températures.
De telles propriétés confèrent aux vêtements, qui comprennent ces tissus, un meilleur confort.
La propriété thermorégulante de ces tissus peut être obtenue jusqu'ici par un procédé par enduction superficielle, sur une seule ou sur les deux surfaces du tissu.
Toutefois, ces tissus thermorégulants présentent l'inconvénient d'être lourds et relativement rigides, et ne peuvent être utilisés que pour la préparation de manteaux, de vestes ou encore de combinaisons spatiales.
Il existe encore des fibres polymères traitées, présentant des propriétés thermorégulantes, obtenues par l'incorporation de microcapsules à l'intérieur de chaque fibre. Les microcapsules font partie intégrante du matériau de base, et sont dispersées dans la structure (EP 0 306 202 B1).
Malheureusement, de telles fibres présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir comprendre de grosses quantités de microcapsules dans leur structure interne.
En effet, une augmentation de la quantité de ces microcapsules entraíne une diminution importante des caractéristiques initiales des fibres avant leur traitement. De plus, seules les fibres synthétiques peuvent être traitées par le procédé décrit dans ce document.
Enfin on connaít encore une composition de revêtement pour tissus qui comprend des microsphères mouillées (US 6,207,738). Les microsphères contenant cette matière sont dispersées dans une solution aqueuse constituée d'un tensioactif, d'un dispersant et d'un antimousse. Ces microsphères sont ensuite dispersées dans un polymère pour former la composition de revêtement.
Cependant ce document américain divulgue un dépôt de microsphères par enduction, c'est-à-dire que les microsphères de 10 à 60 µm de diamètre moyen sont noyées dans un liant, et le dépôt forme une couche bien distincte sur la surface de tissus.
Aussi, il subsiste le besoin de disposer de tissu (ou fibres textiles) suffisamment souple et léger, pour être travaillé et porté aisément, et être facilement adaptable aux techniques de couture du prêt-à-porter, sans toutefois modifier leur toucher initial.
L'invention a donc pour objet un procédé de traitement de surface de fibres de tissu en vue d'y fixer des microcapsules comprenant au moins un principe actif.
Ce procédé consiste à :
  • disperser les microcapsules dans une solution aqueuse comprenant au moins un agent dispersant et au moins un agent de fixation réticulable, de façon à obtenir une dispersion de microcapsules enrobées d'agent de fixation,
  • à imprégner les fibres de tissu une ou plusieurs fois par immersion dans la dispersion, puis à les sécher, et
  • à soumettre les fibres de tissu séchées aux rayonnements U.V.
Le procédé se caractérise en ce que le rapport agent de fixation/microcapsules et au maximum égal à 0,5.
Selon l'invention, et contrairement à la composition de revêtement cité dans le brevet américain US 6,207,738 discuté précédemment les microcapsules ayant un diamètre maximal d'environ 10µm, sont liées de façon unitaire pour obtenir des tissus beaucoup plus légers que ceux issus de la composition de revêtement divulguée dans ce brevet américain.
L'invention présente l'avantage d'obtenir des tissus (ou fibres textiles) relativement légers présentant une bonne tenue par rapport à l'usure due aux frottements et/ou aux cycles de lavage successifs, dans la mesure où les microcapsules sont fixées par liaison chimique à la surface des fibres de textile.
En effet, les fibres de polymère issues du procédé selon l'invention ne sont pas enrobées par un liant incorporant les microcapsules.
Un autre avantage du procédé de l'invention est de permettre une fixation unitaire de chaque microcapsule, limitant ainsi la masse de liant sur la surface des fibres, et par conséquent permettant au maximum la conservation des caractéristiques initiales du tissu, telles que toucher, souplesse, légèreté.
Le procédé selon l'invention permet de réduire l'augmentation de la masse totale des fibres traitées correspondant à environ 15%, tout en procurant à ces fibres des propriétés actives de stockage et de restitution d'énergie thermique.
Un autre objet de l'invention est une microcapsule destinée à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, et présentant une taille moyenne en nombre inférieure à 1µm.
De telles microcapsules peuvent avoir pour fonction de stocker puis restituer de l'énergie thermique, à une température allant d'environ 10 à 45°C, grâce à la présence, par exemple de composés chimiques présents dans leur structure interne essentiellement constitués d'huile comprenant de 16 à 22 atomes de carbone.
L'invention a encore pour objet une fibre de textile susceptible d'être obtenue selon le procédé décrit précédemment, qui comprend des microcapsules dispersées uniformément ou non sur l'ensemble de la surface de la fibre, lesdites fibres ainsi traitées présentant des propriétés de thermorégulation.
Enfin le dernier objet de l'invention est une utilisation de microcapsules telles que définies précédemment, qui comprennent au moins un composé actif dans le but d'apporter des propriétés thermorégulantes à des fibres de textile comprenant lesdites microcapsules sur leurs surfaces.
Les microcapsules sont étanches, et sont constituées au choix :
  • pour leur contenu : d'un polyéthylèneglycol, d'une huile hydrocarbure aliphatique ayant de 16 à 22 atomes de carbone, ou de leur mélange
  • pour leur contenant : d'un polymère (polycarbonate, polystyrène, polyester insaturé) ou d'autres polymères compatibles vis-à-vis du contenant, ou de leur mélange.
Après le traitement aux rayonnements U.V., les fibres de textile, qui peuvent être synthétiques ou naturelles, tissées ou non, peuvent être soumises à une montée en température jusqu'à environ 120°C pendant une durée pouvant aller jusqu'à 2 heures.
Le rayonnement U.V. peut être effectué sous atmosphère inerte. Il peut également être effectué sous air à la condition que l'agent de fixation réticulable ne comprenne pas d'oxygène dissous.
La soumission aux rayonnements U.V. peut s'effectuer pendant une durée allant de quelques secondes jusqu'à 3 minutes, et en présence d'au moins un photoinitiateur (benzophénone) et éventuellement couplé à un autre initiateur thermique qui s'active sous l'effet de la température, tel que le peroxyde de méthyle éthyle cétone.
Un tel système catalytique peut comprendre en outres d'autre photoinitiateurs présents en faible pourcentage, (environ de 0,01 à 1%) tels que des alphahydroxycétones.
La présence de photoinitiateur permet d'initier la fixation des microcapsules sur la surface des fibres textiles, par copolymérisation radicalaire de l'agent de fixation (encore dénommé agent de pontage) présent entre chaque microcapsule et la surface de la fibre textile. L'agent de pontage enrobe chaque microcapsule.
Les microcapsules sont fixées à la surface des fibres de polymère par greffage. L'agent dispersant peut être choisi parmi des agents tensioactifs anioniques, des agents tensioactifs non ioniques, des agents tensioactifs amphotères, des agents dispersants ou mouillants ou leur mélange, et plus particulièrement parmi les paraffines sulfonées (telles que le dodécylsulfate de sodium), ou leur mélange.
L'agent de fixation peut être choisi parmi des composés vinyliques, des composés acryliques ou leurs mélange, et plus particulièrement parmi les acrylates aliphatiques, les uréthanes acrylates, les éthers acrylates, et leur mélange.
Selon l'utilisation qui est faite de la fibre traitée par le procédé de l'invention, on peut utiliser des microcapsules dont la majeure partie (environ 80%) a un diamètre moyen d'environ 0,5µm. En outre, la quantité de liant peut être augmentée jusqu'à 50% en masse par rapport à la quantité des microcapsules de façon à permettre, d'une part un enrobage correct des microcapsules et, d'autre part, à augmenter la tenue de la fibre de tissus vis-à-vis de l'abrasion.
Par ailleurs, pour diminuer le temps de préparation du mélange liant/microsphères, le rapport massique de ce mélange peut être d'environ 0,4 lorsqu'on utilise un alcool ayant de 3 à 5 atomes de carbone.
Enfin afin d'obtenir un enrobage unitaire de chaque microcapsules par l'agent liant, on peut utiliser des composés chimiques ayant à la fois un rôle d'agent liant et de tensioactif, tels que des acrylates greffés avec ou sans ajout supplémentaire d'autres tensioactifs.
L'invention va maintenant être décrite à l'aide des exemples qui suivent et qui sont donnés uniquement à titre d'illustration.
Exemple 1 : a) Préparation et dépôt des microcapsules
Les microcapsules sont déposées sur des fibres de textile synthétiques par voie liquide ou par trempé. Pour appliquer des microcapsules aux propriétés thermorégulantes, ces dernières doivent présenter une taille moyenne de l'ordre du micron, ladite taille ne dépassant pas la moitié du diamètre moyen des fibres de façon à ne pas mofifier le toucher initial du tissu.
Les microcapsules sont étanches, et sont constituées :
  • pour le contenant : polycarbonate de bisphénol A
  • pour le contenu : eicosane
Le bain de trempage se présente de la façon suivante :
  • Les microcapsules sont dispersées dans une solution aqueuse contenant 2g/l de dodécylsulfate de sodium (SDS) et 1g/l de Triton 100 (marque déposée)(agent dispersant) chimiquement compatible au diacrylate de dipropylèneglycol (DPGDA)(agent de fixation) de façon à ce que le ou les agents de fixation se retrouvent sur la surface de la microcapsule. Ainsi chaque microcapsule est enrobée de façon unitaire et homogène par l'agent de pontage ainsi que par son système catalytique constitué de benzophénone dissous dans l'acrylate.
  • La solution de dispersion comprend 30g/l de microcapsules thermorégulantes dans le mélange eau/tensioactifs.
  • Les microcapsules sont appliquées sur la surface de fibres de textiles en plusieurs passages, et dans le cas présent 4 passages, par foulardage (opération qui consiste à imprégner le tissu dans la solution de dispersion, puis à le faire passer entre deux rouleaux exprimeurs ayant pour rôle de contrôler le pourcentage de dépôt de microcapsules sur le tissu).
b) Fixation des microcapsules
L'ensemble constitué du tissu et des microcapsules est séché pour éliminer l'eau de la solution de dispersion.
Le tissu est soumis aux rayonnements U.V. sous azote pendant 2 minutes.
Le tissu de cet exemple présente des propriétés actives de stockage et de restitution d'énergie thermique, dont le pouvoir thermique peut atteindre environ 3 kilojoules/m2 aux environs de 37°C.
Exemple 2
On reprend le même mode opératoire que celui de l'exemple 1. Mais ici les microcapsules sont constituées :
  • pour le contenant : polycarbonate de bisphénol A
  • pour le contenu : octadécane
La solution aqueuse comprend les mêmes agents dispersants et un uréthane acryl aromatique (UAA) comme agent de fixation.
Le système catalytique activant de liaison de l'agent de pontage est un mélange à 50/50 d'alphahydroxycétone et de benzophénone.
Le tissu utilisé est une fibre naturelle, telle que la laine.
Le tissu issu de cet exemple présente un pouvoir thermique d'environ 2,5 kJ/m2 aux environs de 28°C.
Exemple 3 :
Dans cet exemple pour faciliter le temps de préparation du mélange agent liant/microcpsules et par ailleurs pour obtenir la dispersion souhaitée desdites microcapsules, ces dernières sont constituées :
  • pour le contenant : polycarbonate (40% du poids total des microcapsules)
  • pour le contenu : éicosane (60% du poids total des microcapsules)
sont imprégnées par un mélange hexanol/DPGDA comprenant le système catalytique (benzophénone 50% et alphahydroxycétone 50%) jusqu'à l'obtention d'un mouillage correct des microcapsules. On ajoute de l'eau de dilution comprenant 1% de tensioactif (polyvinyl alcool) sous agitation.
Le rapport massique agent liant/microcapsules est d'environ 0,5.
La solution comprend environ :
  • microcapsules : 15%
  • DPGDA : 7 ,5%
  • Hexanol : 30%
  • Eau : 47,5%
On peut toutefois remplacer une part de DPGDA par une part d'acrylate greffé à une chaíne hydrocarbonée servant également de tensioactif.
L'application de la solution sur les fibres de tissus se fait au foulard suivi d'un brossage des surfaces de tissus pour homogénéiser le dépôt
Un séchage par air chaud permet ensuite d'éliminer l'eau de dilution et l'hexanol.
La réticulation (ou fixation des microsphères) est effectuée sous air à l'aide d'une lampe à vapeur de mercure à une longueur d'onde de 254nm avec un puissance de 700mW/cm2 sur un convoyeur à la vitesse de 30m/min.
Le tissu de cet exemple présente une activité thermique de 3,5kJ/m2. Cette dernière peut varier en fonction de la pression des rouleau du foulard appliquée lors de l'étape d'imprégnation.

Claims (12)

  1. Procédé de traitement de surface de fibres de tissu en vue d'y fixer des microcapsules comprenant au moins un principe actif consistant à :
    disperser les microcapsules dans une solution aqueuse comprenant au moins un agent dispersant et au moins un agent de fixation réticulable, de façon à obtenir une dispersion de microcapsules enrobées d'agent de fixation,
    à imprégner les fibres de tissu une ou plusieurs fois par immersion dans la dispersion, puis à les sécher, et
    à soumettre les fibres de tissu séchées aux rayonnements U.V
       caractérisé en ce que le rapport agent de fixation/microcapsules est au maximum égal à 0,5.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soumission aux rayonnements U.V. est effectuée sous atmosphère inerte, ou bien en présence de l'air et dans ce cas avec un agent de fixation ne comprenant pas d'oxygène dissous.
  3. Procédé selon la revendication 1, ou revendication 3, caractérisé en ce que la soumission aux rayonnements U.V. s'effectue pendant une durée allant de quelques secondes jusqu'à 3 minutes.
  4. Procédé selon la revendication 1 ou revendication 3, caractérisé en ce que la soumission aux rayonnements U.V. est effectuée en présence d'au moins un photoinitiateur.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent dispersant est choisi parmi des agents tensioactifs ioniques, des agents tensioactifs amphotères, des agents tensioactifs non ioniques, des agents dispersants des agents mouillants ou leurs mélanges.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de fixation est choisi parmi des composés vinyliques, des composés acryliques ou leur mélange.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que l'agent dispersant est choisi parmi les paraffines sulfonates.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que l'agent de fixation est choisi parmi les acrylates aliphatiques, les uréthanes acrylates, les éthers acrylates et leur mélange.
  9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le principe actif des microcapsules est choisi parmi une huile hydrocarburée aliphatique ayant de 16 à 22 atomes de carbone, un polyéthylèneglycol ou leur mélange.
  10. Microcapsule destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle présente une taille moyenne en nombre inférieure à 1 µm.
  11. Utilisation de microcapsules selon la revendication 10 comprenant au moins un composé actif pour apporter des propriétés thermorégulantes à des fibres de tissu comprenant lesdites microcapsules sur leurs surfaces.
  12. Fibre de tissu susceptible d'être obtenue selon le procédé défini selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'elle comprend des microcapsules disposées uniformément ou non sur l'ensemble de sa surface, ladite fibre présentant des propriétés de thermorégulation.
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