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CA 02424832 2006-05-09
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TRAITEMENT DE MATIERES TEXTILES AVEC DES POLYORGANOSILOXANES
La présente invention concerne un procédé de traitement de matières textiles
apportant à la fibre textile une bonne hydrophilie une absence de jaunissement
et un
toucher doux à la main, c'est-à-dire des propriétés de douceur.
Différentes approches sont décrites dans l'art antérieur pour obtenir des
traitements adoucissants textiles.
Le document US 4 409 267 décrit par exemple l'utilisation d'un
polyorganosiloxane
mixte porteur d'une part de fonction(s) amine(s) primaire(s) ou secondaire(s)
substituée(s) par exemple par des restes renfermant un groupe OH ou O-alkyle,
et
d'autre part de fonction(s) polyoxyde(s) d'alkylène(s) comme additif d'une
composition
pour le traitement de matières textiles. Le document EP 546 231 décrit une
autre
approche via l'utilisation d'un polyorganosiloxane porteur de motif(s) de
formule Si
-(CH2)y -(OCH2)yl - CH (OH) CH2 - N(CH2CH2OH)2 où y est compris entre 2 et 8
et y'
est égal à 0 ou 1.
La déposante a également proposé des solutions décrites notamment dans EF0659
930 et FR 2,745,825.
EP 659 930 décrit des adoucissants textiles à base de silicone comprenant de 2
à
1600 atomes de silicium, portant un à cent motifs aminés encombrés
stériquement et
éventuellement d'autres motifs tels que par exemple des radicaux alkyles de 5
à 20
atomes de carbone ou des radicaux -(CH2)p-COO-R.
FR 2,745,825 décrit des adoucissants textiles à base de silicone portant au
moins
un motif aminé encombré stériquement et au moins un radical de type polyether
de
formule (CH2)n - (OCH2CH2)a(OCH2CHCH3)R - OR.
Ces approches ont conduit à la préparation de silicones dans lesquelles les
propriétés adoucissantes sont apportées au textile notamment par la présence
de
fonctions aminées, et les propriétés hydrophiles sont apportées notamment par
la
présence de fonctions polaires telles que des fonctions de type polyether, ces
demières
compensant au moins partiellement la perte d'hydrophilie du matériau traité
avec de la
silicone. Il est à noter en outre que la préparation de ces produits utilise
des voies de
synthèses relativement complexes et donc peu viables économiquement.
A présent, la déposante a trouvé de manière inattendue que des composés
silicones présentent des avantages remarquables par rapport aux autres
composés
connus de l'art antérieur.
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En effet, la déposante a mis au point un nouveau procédé de traitement textile
utilisant des huiles silicones adoucissantes, hydrophiles et non jaunissantes
portant des
fonctions aminées encombrées stériquement. Cette approche innovante consiste à
apporter la douceur et l'absence de jaunissement au matériau textile par un
traitemant
avec une huile silicone portant une fonction aminée encombrée, sans masquer
l'hydrophilie intrinsèque du matériau textile traité.
Un autre avantage du procédé de traitement textile selon la présente invention
provient du fait que celui-ci peut être mis en ceuvre avec un
polyorganosiloxane de
préparation facile industriellement et stable au stockage.
Un autre avantage du procédé de traitement textile selon la présente invention
provient du traitement aisé de la composition contenant le polyorganosiloxane
selon
l'invention pour son application sur les matières à traiter.
Il a donc maintenant été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente
invention,
un procédé de traitement de matières textiles pour leur apporter un toucher
doux, une
absence de jaunissement et une bonne hydrophilie, dans lequel les matières
textiles sont
mises en contact avec une composition comprenant au moins un
polyorganosiloxane
linéaire, cyclique ou tridimensionnel de formule (I):
1
R R2 R3
1 I Si O
Z-Si -0112 si S't O I y2
I~ I2 , Z
R R Z
2+w x w
Y ~~)
dans laquelle:
(1) les symboles Z, identiques ou différents, représentent R1 ou V; R1
et V ayant les significations indiquées ci-après,
(2) les symboles R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent
un radical hydrocarboné monovalent choisi parmi les radicaux alkyles linéaires
ou ramifiés ayant de 1 à 4 atomes de carbone, les radicaux alkoxy linéaires ou
ramifiés ayant de 1 à 4 atomes de carbone, un radical phényle et, de
préférence
un radical hydroxy, un radical éthoxy, un radical méthoxy ou un radical
méthyle;
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(3) quand Z=V, les symboles V, groupements fonctionnels, identiques
ou différents, représentent un groupement à fonction(s) pipéridinyle(s)
stériquement encombrée(s) choisi parmi les groupements de formule (II):
R5
R5
Fè- U N-R
R5
R5
(II)
et de formule (III):
R5
R5
R'4 U' N-R6
R5
R5
2 (III)
dans lesquelles:
R4 est un radical hydrocarboné divalent choisi parmi:
= les radicaux alkylènes linéaires ou ramifiés, ayant 2 à 18 atomes de
carbone;
= les radicaux alkylène-carbonyle dont la partie alkylène, linéaire ou
ramifiée, comporte 2 à 20 atomes de carbone;
= les radicaux alkylène-cyclohexylène dont la partie alkylène, linéaire ou
ramifiée, comporte 2 à 12 atomes de carbone et la partie cyclo-
hexylène comporte un groupement OH et éventuellement 1 ou
2 radicaux alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone;
= les radicaux de formule -R7 - O- R7 dans laquelle les radicaux R7,
identiques ou différents, représentent des radicaux alkylènes ayant 1 à
12 atomes de carbone;
= les radicaux de formule -R7 - O- R7 dans laquelle les radicaux R7 ont
les significations indiquées précédemment et l'un d'entre eux ou (es
deux sont substitués par un ou deux groupement(s) -OH;
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= les radicaux de formule -R7 - COO - R7 dans laquelle les radicaux R7
ont les significations indiquées précédemment; et
= les radicaux de fon-nule -R8 -O -R9 - O-CO-R8 dans laquelle les
radicaux R8 et R9 identiques ou différents, représentent des radicaux
alkylènes ayant 2 à 12 atomes de carbone et le radical R9 est
éventuellement substitué par un radical hydroxyle .
U représente -O- ou -NR10, R10 étant un radical choisi parmi un atome
d'hydrogène, un radical alkyle linéaire ou ramifié comportant 1 à 6 atomes de
carbone et un radical divaient de formule:
~
R5
R11-N N-Rs
1
R4 R
R5
dans laquelle R4 a la signification indiquée précédemment, R5 et R6 ont les
significations indiquées ci-après et R11 représente un radical divalent
alkylène,
linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, le lien vaientiel
restant
sur le radical R11 étant relié à l'atome d'azote du groupement -NR10-, le lien
valentiel restant sur le radical R4 étant relié à un atome de silicium;
Les radicaux R5, identiques ou différents, sont choisis parmi les radicaux
alkyles
linéaires ou ramifiés ayant 1 à 3 atomes de carbone et le radical phényle.
Le radical R6 représente un radical hydrogène ou le radical R5 ou O=.
Le radical R-4 est choisi parmi un radical trivalent de formule:
/ CO -
-(CHz)m CH
\ CO - où m représente un nombre de 2 à 20,
et un radical trivalent de formule :
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N-<
-(CHZ) N
P NH ~ ~
N~
où p représente un nombre de 2 à 20.
U' représente -O- ou NR12-, R12 étant un radical choisi parmi un atome
d'hydrogène et un radical a{kyle linéaire ou ramifié comportant 1 à 6 atomes
de
carbone.
(4) - le nombre de motifs q Si sans groupement V est compris entre 50 et
250,
- le nombre de motifs n Si avec un groupement V est compris entre 1
et 3,
- 0<_x<240,0<_w<_10et8<y<248.
L'huile silicone utilisée dans le cadre de l'invention ne nécessite notamment
pas la
présence d'autres fonctions pour apporter des propriétés hydrophiles au
matériau textile
traité. Toutefois, si on souhaite obtenir une hydrophilie supérieure à celle
intrinsèque au
matériau avant traitement, l'huile silicone utilisée peut contenir d'autres
fonctions
favorisant cette propriété.
Selon un mode préféré du procédé de l'invention, le polyorganosiloxane de
formule
(I) mis en oeuvre est linéaire.
Selon un autre mode préféré, le groupement fonctionnel V du polyorganosiloxane
de formule (I) mis en oruvre est choisi parmi les groupements fonctionnels de
formule
(II).
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Quelle que soit la constitution choisie pour la composition contenant le
polyorganosiloxane, le procédé de traitement peut être mis en oruvre sur des
matières
de forme tissée, non tissée ou tricotée. Les fibres de ces matières sont au
moins
partiellement hydrophiles, et cette hydrophilie est conservée après traitement
à la
silicone selon l'invention nonobstant la nature hydrophobe de son squelette.
Les matières au moins partiellement hydrophiles peuvent être notamment
constituées ou à base de coton, lin, laine, viscose, rayonne, chanvre, soie ou
d'un
mélange de ces matières. Ces matières peuvent être éventuellement mélangées
avec
d'autres matières peu ou non hydrophiles telles que le polyester (par exemple
mélange
coton-polyester), la kératine, polypropylène, polyéthylène, polyuréthanne,
polyamide,
acétate de cellulose.
La composition contenant le polyorganosiloxane peut être préparée sous de
nombreuses formes : liquide, gazeuse ou solide. Dans le cas d'une préparation
liquide de
la composition, celle-ci sera avantageusement aqueuse soit sous forme de
solution,
dispersion ou d'émulsion.
De préférence, la composition est préparée sous forme d'émulsion aqueuse.
Toutefois, la composition selon le procédé de l'invention peut être également
utilisée en
solution dans un solvant organique.
Les émulsions aqueuses sont généralement à base d'un mélange d'huile et d'eau,
et sont préparées selon les méthodes classiques bien connues de l'homme du
métier en
utilisant des agents tensioactifs. Par exemple, les émulsions peuvent se faire
par les
méthodes dites directes ou par inversion. Leur réalisation est aisée et ne
nécessite pas
l'utilisation d'appareillage à haute vitesse d'agitation. Un appareillage à
vitesse normale
d'agitation peut-être utilisé.
En général, les émulsions aqueuses préparées en accord avec l'invention
contiennent de préférence entre 20 et 90% en poids d'eau par rapport à la
masse totale
des constituants de l'émulsion. Pour une meilleure application, les émulsions
préparées
en accord avec l'invention sont de préférence diluées pour contenir entre 95
et 99.5% en
poids d'eau, par rapport au poids total de l'émulsion. Ces émulsions s'avèrent
stables à
température ambiante.
L'application du polyorganosiloxane selon l'invention sur les matières à
traiter peut
être effectuée sous des formes très diverses. Les applications peuvent être
réalisées par
immersion, enduction, pulvérisation, impression, "foulardage" (padding en
anglais), ou
par tout autre moyen existant.
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Par exemple, lorsque l'étoffe est traitée par une composition aqueuse
contenant un
polyorganosiloxane selon l'invention, on fait subir à ladite étoffe un
traitement thermique
pour chasser rapidement l'eau sous forme de vapeur.
La quantité de polyorganosiloxane déposée sur la matière à traiter varie selon
la
constitution et la fabrication de ladite matière. Les applications des
compositions et
notamment des émulsions aqueuses sur les matières traitées sont réalisées de
telle
sorte que l'augmentation de poids de la matière traitée n'excède pas 0.1 à 20%
en poids
par rapport au poids de la matière avant traitement. En général, les meilleurs
résultats
ont été observés avec une quantité de polyorganosiloxane comprise entre 0.1 et
2% en
poids par rapport au poids de la matière à traiter.
Les polyorganosiloxanes précédemment définis peuvent être préparés selon
différents procédés; par exemple : distribution ou hydrosilylation.
Exemples.
Les exemples ci-dessous illustrent les propriétés des huiles silicones selon
l'invention.
Les huiles sont testées en application sous forme d'émulsion aqueuse et les
mesures d'hydrophilie, de non-jaunissement et d'évaluation du toucher sont
effectuées
selon les tests décrits ci-dessous.
~ Mesure de non-iaunissement (indice de blanc).
L'évaluation du jaunissement est réalisée par la mesure de la couleur du tissu
(tissu éponge coton blanc au départ) après imprégnation avec l'huile silicone
et
traitement thermique 9 minutes à 150 C.
La mesure de couleur est faite sur un Sprectrophotocolorimètre ACS Sensor Il
commercialisé par la société Datacolor. Les conditions de mesure sont l'emploi
de
l'illuminant D65, reproduisant la lumière du jour. A partir de la mesure de la
couleur de
l'échantillon de tissu, l'appareil calcule les valeurs de différents indices
de blanc et de
jaune, parmi lesquels nous utilisons l'indice de blanc CIE.
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~ Test de toucher.
Après application de l'huile, le tissu éponge coton est séché à l'air ambiant
pendant
24 heures. Après un traiternent thermique 1 minute 30 à 150 C, le tissu est
placé 24
heures en conditionnement ( 23 2 C, 50 - 5 % d'humidité relative).
L'évaluation de la douceur se fait par un groupe de testeurs à qui on demande
de
classer les échantillons de tissu du plus rêche (note minimum = 1) au plus
doux (note
maximum = nombre total d'échantillons).
ci Mesure d'hydrophilie.
Après application de l'huile, le tissu polyester-coton (50/50) subit un
traitement
thermique de 5 minutes à 170 C. II est ensuite conditionné 24 heures ( 23 2
C, 60 5
% humidité relative).
Les mesures d'hydrophilie sont données par le test TEGEWA dans lequel on
mesure
le temps d'absorption d'une goutte d'eau déposée à la surface du tissu. Plus
le temps est
court, plus le tissu est hydrophile.
Préparation des émulsions.
Les huiles silicones des émulsions testées El à E7 ont pour structure :
Me3SiO(SiOMe)y(SiOMe2),'SiMe3
O
N
1
H
Le nombre de motifs D et de motifs aminés des huiles utilisées est précisé
dans le
tableau I.
Les émulsions sont préparées en mettant en ceuvre une méthode d'émulsification
par inversion, et ont la composition suivante: 20 g d'huile silicone testée, 8
g de
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tensioactif (alcool gras en C13E6), une quantité d'acide acétique glacial
stoechiométriquement nécessaire à la neutralisation de l'amine et le
complément à 100g
avec de l'eau.
Tableau I.
Emulsion x v y'
Exemples
El 100 0,5
E2 100 1
E3 100 2
E4 100 4
E5 250 2,5
Contre - exemples
E6 350 9
E7 450 16,5
Les évaluations ont été réalisées sur des textiles traités à 0,6% en poids
d'huile
silicone. Les émulsions sont appliquées sur le tissu par foulardage.
Les propriétés des tissus traités avec les différentes émulsions El à E7 ont
été
évaluées et comparées entre elles par série. Les résultats obtenus pour chaque
série ne
sont pas des valeurs absolues mais des valeurs relatives comparables au sein
d'une
même série.
Première série.
Emulsion Non -
jaunissement
El 52,7
E2 53,2
E3 52,1
E4 53,9
Témoin 54,2
Cette série met en évidence le non-jaunissement des tissus traités avec une
émulsion à base d'huiles silicones selon l'invention; en effet, l'indice de
blanc est voisin
de celui d'un tissu non traité.
CA 02424832 2003-04-01
WO 02/29152 PCT/FR01/03046
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Deuxième série.
Emulsion Toucher Hydrophilie (s)
El 3 6,5
E2 6 7
E3 10 8,5
E5 7 9,7
E6 11 15,8
E7 12 17,9
Cette série met en évidence les propriétés hydrophiles et adoucissantes des
huiles
selon l'invention.
Troisième série.
Emulsion Toucher Hydrophilie (s)
El 1 6,1
E3 6 7,4
E4 4 8,5
E7 8 18,5
Cette série, comme la précédente, met en évidence les propriétés hydrophiles
et
adoucissantes des huiles selon l'invention.
