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CA 02670012 2009-05-19
WO 2008/099090 PCT/FR2008/000025
Procédé de fonctionnalisation d'un substrat textile par pontage sous
rayonnement ionisant
L'invention concerne un procédé de fonctionnalisation d'un substrat textile au
moyen d'une composition active, un substrat textile fonctionnalisé par mise en
oruvre d'un tel procédé, ainsi qu'un article textile confectionné avec un tel
substrat textile.
L'invention s'applique notamment à la fonctionnalisation des substrats
textiles
de sorte à leur conférer des propriétés de régulation thermique. Pour ce
faire, il
est connu de fixer au substrat textile des microcapsules incorporant une
composition d'un matériau à changement de phase. En effet, par absorption -
restitution d'énergie thermique lors des changements de phase du matériau, le
substrat textile permet de temporiser les changements de température de sorte
à procurer un confort thermique.
Pour fixer les microcapsules sur le substrat textile, on connaît, notamment du
document EP-0 611 330, l'enduction d'une couche de liant polymérique dans
laquelle les microcapsules sont dispersées, ledit liant adhérant sur ledit
substrat
textile.
Toutefois, du fait de la présence de la couche de liant, cette solution ne
donne
pas entièrement satisfaction d'un point de vue de la souplesse du substrat
textile. En outre, le poids du substrat textile enduit s'en trouve augmenté de
façon préjudiciable. Enfin, la couche de liant étant étanche à l'air, la
respirabilité
du substrat textile s'en trouve également détériorée. Toutes ces limitations
ne
permettent pas de confectionner, avec le substrat textile, un article textile
convenable, notamment pour être porté à proximité du corps d'une personne.
On connaît par ailleurs du document EP-1 275 769, un procédé de fixation
individuelle de microcapsules sur un substrat textile. Pour ce faire, les
microcapsules sont dispersées avec un agent de fixation et le substrat textile
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est imprégné avec ladite dispersion. Ensuite, un rayonnement UV est appliqué
pour activer l'agent de fixation afin d'assurer la fixation individuelle des
microcapsules sur le substrat textile.
Ce procédé, s'il permet de résoudre les problèmes du procédé précédemment
exposé, trouve ses limites relativement à la quantité de microcapsules qui
peuvent être fixées.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en
proposant un procédé de fonctionnalisation d'un substrat textile dans lequel
une
quantité importante d'une composition active peut être incorporée, et ce sans
limiter de façon importante la souplesse et la respirabilité dudit substrat
textile.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de
fonctionnalisation d'un substrat textile au moyen d'une composition active,
ledit
procédé comprenant les étapes prévoyant de :
- préparer une formulation de microcapsules contenant la composition
active dans une enveloppe, ladite enveloppe étant à base d'un matériau
comprenant un type de groupement réactif sous rayonnement ionisant,
ladite formulation compreriant en outre au moins un agent de pontage
présentant deux types de groupements réactifs sous rayonnement
ionisant ;
- imprégner le substrat textile avec la formulation de microcapsules ;
- appliquer un rayonnement ionisant sur le substrat textile imprégné de
sorte à assurer le pontage des microcapsules sur ledit substrat par
réaction des groupements réactifs.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un substrat textile
fonctionnalisé
par mise en ceuvre d'un tel procédé, ledit substrat incorporant plus de 10
g/m2
de microcapsules contenant la composition active, lesdites microcapsules étant
associées par pontage entre leur enveloppe et les fibres dudit substrat.
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Selon un troisième aspect, l'invention propose un article textile confectionné
avec un tel substrat textile, ledit article comprenant en outre, d'un coté du
substrat textile, une couche textile intérieure et, de l'autre coté dudit
substrat,
une couche textile extérieure qui est agencée pour emprisonner un volume
d'air.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la
description qui suit de différents modes de réalisation particuliers.
L'invention concerne un procédé de fonctionnalisation d'un substrat textile au
moyen d'une composition active. En particulier, la substance active peut être
apte à procurer une fonction de régulation thermique au substrat textile. Dans
d'autres applications, la substance active peut présenter d'autres fonctions,
par
exemple hygiénique ou de confort. Dans des exemples de réalisation, la
substance active peut comprendre des huiles essentielles, notamment pour
améliorer la respiration, des parfums, des répulsifs, notamment des anti-
moustiques, des charges conductrices ou antistatiques, des agents
bactériostatiques tels que des sels d'argents, des anti-odeurs.
Le procédé prévoit de préparer une formulation de microcapsules contenant la
composition active dans une enveloppe, lesdites microcapsules présentant une
taille inférieure à 20 m, notamment comprise entre 1 et 10 m en moyenne.
Dans la formulation décrite ci-dessous, la substance active comprend un
matériau à changement de phase dont la température de fusion est comprise
entre 15 C et 38 C, de préférence entre 22 C et 35 C, de sorte à assurer une
thermorégulation au voisinage de la température corporelle humaine.
De façon connue, une telle composition active peut être à base de paraffine,
notamment comprenant entre 16 et 22 atomes de carbone en fonction de la
température de fusion souhaitée. Ainsi, lorsque la température ambiante
augmente, la liquéfaction de la composition active permet une absorption
d'énergie calorique à température quasi constante et, lorsque la température
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ambiante diminue, la solidification de ladite composition permet de restituer
ladite énergie calorique. En variante, on peut utiliser des matériaux à
changement de phase ignifuges ne contenant pas de paraffines, notamment
pour des applications non feu.
En outre, l'enveloppe des microcapsules est à base d'un matériau comprenant
un type de groupement réactif sous rayonnement ionisant. En particulier, de
tels
groupements peuvent comprendre une liaison insaturée qui, sous l'effet du
rayonnement ionisant, forme un radical libre réactif. Dans des exemples de
réalisation, les groupements réactifs sous rayonnement ionisant sont choisis
dans le groupe comprenant les groupements hydroxyles, carboxyles,
carbonyles, acrylates, méthacrylates, amines, amides, imides, uréthanes,
styrènes. En variante, l'enveloppe peut comprendre plusieurs types de
groupements réactifs sous rayonnement ionisant.
La formulation décrite comprend deux types de microcapsules, les matériaux à
changement de phase de chacun des types de microcapsules différant par leur
température de fusion. En particulier, les deux types de microcapsules peuvent
être celles référencées Lurapret TX PMC 28 et Lurapret TX PMC 35 de la
société BASF, qui présentent respectivement une température de fusion à 28 C
et 35 C. Pour ce faire, la substance active est respectivement du n-Octadécane
et du n-Eicosane, la capacité de stockage ou de restitution de calories étant
de
l'ordre de 170 J/g. Par ailleurs, l'enveloppe est à base de
polyméthylméthacrylate (PMMA) qui présente des groupements acrylates
réactifs sous rayonnement ionisant.
La formulation de microcapsules comprend en outre au moins un agent de
pontage présentant deux types de groupements réactifs sous rayonnement
ionisant, lesdits types pouvant être identique ou différent. De même que pour
l'enveloppe, les groupements réactifs sous rayonnement ionisant peuvent être
choisis dans le groupe comprenant les groupements hydroxyles, carboxyles,
carbonyles, acrylates, méthacrylates, amines, amides, imides, uréthanes,
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styrènes. En outre, au moins certains groupements réactifs peuvent être
choisis
pour être réactifs thermiquement.
Plus précisément, la composition de microcapsules peut comprendre un
5 mélange d'agents de pontage, notamment choisis dans le groupe comprenant
le glycidyl acrylate ou méthacrylate (AGLY, MAGLY), les polyéthylènes glycol
200, 400, 600 diacrylate (PEG200 DA, PEG400 DA, PEG600 DA), le
dipropylène glycol diacrylate (DPGA), le sulfopropyl méthacrylate de potassium
(SPMK) et le lauryl méthacrylate ou acrylate.
En particulier, I' AGLY ou le MAGLY est un agent de pontage difonctionnel
présentant un groupement époxy et un groupement acrylate ou méthacrylate et
les PEG DA sont des plastifiants internes difonctionnels qui participent au
pontage en allongeant les chaînes de liaison entre les microcapsules et les
fibres. L'utilisation combinée de ces deux types d'agents de pontage permet
donc d'améliorer la souplesse du dépôt de microcapsules.
Le rapport massique entre le ou les agents de pontage et les microcapsules est
préférentiellement inférieur à 0,5, notamment compris entre 0,10 et 0,30.
Par ailleurs, la formulation de microcapsules peut comprendre entre 30% et
60% en poids, notamment entre 40% et 50% en poids, de microcapsules
dispersées dans un solvant, notamment dans de l'eau. La formulation de
microcapsules peut comprendre en outre au moins un agent améliorant la
stabilité de la dispersion, par exemple le sulfopropyl methacrylate (SPM) ou
le
sulfopropyl acrylate (SPA) qui sont des monomères à caractère anionique
réactifs sous rayonnement ionisant, ou un latex acrylique tel que celui
commercialisé sous la dénomination HYCAR 26319 qui améliore le mouillage
des microcapsules par les agents de pontage tout en créant des pontages entre
les microcapsules et le substrat. En variante, ledit agent peut être un
polyacrylate en gel ou une dispersion de polyuréthane.
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Le procédé prévoit ensuite d'imprégner le substrat textile avec la formulation
de
microcapsules. L'imprégnation peut être réalisée par foulardage, les
conditions
dudit foulardage ainsi que les caractéristiques du substrat textile étant
adaptées
pour emporter au moins 80% et de préférence au moins 150% en poids de
formulation de microcapsules dans ledit substrat textile. Ainsi, en combinant
une formulation très chargée en microcapsules et un taux d'emport important,
il
est possible, grâce aux différents groupements réactifs, de fixer une grande
quantité de microcapsules dans le substrat textile.
En particulier, la formulation de microcapsules peut être thixotropique et sa
viscosité comprise entre 130 et 150 mPa.s, notamment en ajoutant un
fluidifiant
à ladite formulation, tel que de l'isopropanol. En outre, le substrat textile
peut
être à base de fibres hydrophiles. Ainsi, il est possible d'obtenir un bon
mouillage et une montée satisfaisante de la formulation dans le substrat
textile
lors de l'imprégnation.
Par ailleurs, la pression de calandrage lors du foulardage est relativement
faible, notamment de l'ordre de 1 à 2 bars, pour permettre un emport important
avec une pénétration et une répartition homogène de la formulation de
microcapsules dans le substrat textile. Dans un exemple de réalisation, la
quantité de formulation imprégnée dans un substrat textile de masse surfacique
de 50 g/m2 peut être supérieure à 50 g/m2, notamment comprise entre 50 g/m2
et 150 g/m2.
Après imprégnation, le substrat textile peut être séché, notamment au moyen
de lampes infrarouges, avant l'application d'un rayonnement ionisant sur le
substrat textile imprégné. Le séchage permet en outre d'assurer une
thermofixation de la formulation de microcapsules dans le substrat textile. En
variante, la thermofixation peut être réalisée postérieurement à l'application
du
rayonnement ionisant, par exemple à une température comprise entre 100 et
140 C, pour parachever la fixation des microcapsules par réactions des agents
de pontage réactifs thermiquement.
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La puissance et la durée du rayonnement sont agencées pour activer les
groupements réactifs de sorte à assurer le pontage des microcapsules sur ledit
substrat. Selon une réalisation, le rayonnement ionisant est un bombardement
électronique généré par un accélérateur d'électrons, qui peut être réalisé en
un
ou deux passages, notamment en un passage de chaque coté du substrat
textile. Par ailleurs, la puissance du rayonnement ionisant combiné avec la
présence des différents groupements réactifs permet de fixer une grande
quantité de microcapsules dans le substrat textile.
En outre, les réactions entre les groupements réactifs de l'enveloppe et des
agents de pontage permettent de relier l'enveloppe des microcapsules aux
fibres, les microcapsules entre elles ainsi qu'éventuellement les agents de
pontage entre eux, de sorte à créer un réseau tridimensionnel solide résistant
au frottement ainsi qu'au lavage ou au nettoyage à sec.
Enfin, le substrat textile peut être lavé puis séché ou subir d'autres
traitements
nécessaires à son utilisation ultérieure.
Selon une réalisation, le procédé de fonctionnalisation comprend en outre une
étape de préparation d'un matériau présentant une étanchéité à la formulation
de microcapsules et, préalablement à l'imprégnation du substrat textile avec
la
formulation de microcapsules, d'appliquer le matériau étanche sur au moins
une zone de la surface du substrat textile de sorte à empêcher l'imprégnation
ultérieure de ladite zone avec la formulation de microcapsules.
Cette réalisation, permet d'améliorer la souplesse du substrat textile
fonctionnalisé, en ce que les zones dépourvues de microcapsules peuvent
former zones de pliures préférentielles dudit substrat. En outre, certaines
zones
du substrat textile ne nécessitent pas d'être fonctionnalisées. Dans un
exemple
de réalisation, les zones d'application du matériau étanche peuvent former un
réseau bidimensionnel sur la surface du substrat textile, par exemple sous la
forme de zones discrètes de géométrie rectangulaire ou autre. De façon
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avantageuse, les zones d'application du matériau étanche peuvent former de
5% à 40% de la surface totale du substrat textile.
En outre, après l'application du rayonnement ionisant, au moins une partie du
matériau étanche peut être retirée de la surface du substrat textile de sorte
à
former des zones dépourvues de microcapsules. En outre, l'élimination du
matériau étanche, notamment réalisée par lavage à chaud, permet de retirer
l'éventuelle quantité de formulation de microcapsules qui n'aurait pas été
fixée
lors de l'application du rayonnement ionisant. Pour ce faire, on peut prévoir
au
moins un agent améliorant la dissolution et le retrait ultérieur du matériau,
par
exemple du dioxyde de titane et/ou un sulfonate tensioactif.
Dans le cas où seule une partie du matériau étanche est retirée de la surface,
il
est en outre possible de bénéficier des propriétés dudit matériau restant,
notamment relativement au transfert de calorie ou au transfert d'humidité
entre
les zones adjacentes qui sont pourvues de microcapsules.
Selon une réalisation, le matériau étanche est à base de polyvinylalcool (PVA)
au moins partiellement hydrolysé qui est dissout dans l'eau, ladite solution
comprenant en outre un agent anti-adhérant pour la formulation de
microcapsules. En variante, le matériau étanche peut être à base de Chitosan
ou de dérivés de Chitine. Par exemple, l'agent anti-adhérant peut être un
glycérol et la viscosité du matériau est prévue pour piéger l'agent anti-
adhérant
afin d'éviter sa migration. En particulier, le matériau étanche peut être
thixotropique et présenter une viscosité comprise entre 50 et 300 dPa.s de
sorte à permettre l'application sous forme de pâte avec migration au travers
du
substrat textile pour enrober les fibres.
Le matériau étanche peut être appliqué par sérigraphie, suivie d'un séchage au
moins partiel dudit matériau avant imprégnation du substrat textile avec la
formulation de microcapsules. La quantité de matériau déposée peut être
comprise entre 5 et 40 g/m2.
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La mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus permet d'obtenir un substrat
textile incorporant plus de 10 g/m2, notamment plus de 40 g/m2, de
microcapsules contenant la composition active, dans lequel les microcapsules
sont associées par pontage entre leur enveloppe et les fibres dudit substrat.
Le
substrat textile thermorégulant permet d'absorber et de restituer de 5 à plus
de
150 J/g d'énergie calorique.
Dans un exemple de réalisation, le substrat textile est à base de fibres
hydrophiles présentant un titre inférieur à 4 dtex, de sorte à favoriser la
souplesse et la capacité d'absorption de la formulation de microcapsules.
En particulier, les fibres peuvent être à base de polyester ou de polyamide.
En
variante, on peut prévoir un mélange de fibres polyester ou polyamide et de
fibres cellulosiques, notamment en coton ou en viscose, par exemple dans une
proportion pondérale de 80% / 20%.
Le substrat textile peut comprendre une nappe de non-tissé d'un poids
inférieur
à 50 g/m2, notamment compris entre 30 et 80 g/m2, et d'une épaisseur
inférieure à 0,5 mm. La longueur des fibres de la nappe peut être comprise
entre 30 et 60 mm. La nappe peut être liée par jet d'eau ou par tout autre
moyen permettant d'obtenir une nappe résistante et absorbante (aiguilletage,
liage chimique avec liant adapté, liage thermique).
En outre, le substrat textile peut subir, préalablement à sa
fonctionnalisation,
des traitements particuliers, notamment pour améliorer sa cohésion et/ou sa
mouillabilité. Par ailleurs, en fonction de l'application envisagée, le
substrat
textile peut également être formé d'un tricot ou d'un tissu.
Le substrat textile, lorsqu'il est fonctionnalisé avec une composition active
comprenant un matériau à changement de phase, permet d'assurer une
thermorégulation. En particulier, comme mentionné ci-dessus, deux types de
microcapsules peuvent être incorporés dans le substrat textile pour améliorer
la
thermorégulation conférée.
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Le substrat textile peut être utilisé pour confectionner un article textile,
notamment destiné à la literie tel que des oreillers, des couettes, ou pour
des
vêtements, notamment de sport ou professionnels.
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En particulier, l'article textile peut comprendre, d'un coté du substrat
textile, une
couche textile intérieure et, de l'autre coté dudit substrat, une couche
textile
extérieure qui est agencée pour emprisonner un volume d'air, tel qu'une couche
en ouate. Ainsi, en disposant la couche intérieure en regard du corps, la
10 fonction de régulation thermique est optimisée. Par ailleurs, l'article
textile peut
comprendre en outre une couche imper-respirante, par exemple hydrophile ou
hydrophobe poreuse, qui est disposée sur la couche textile extérieure de sorte
à laisser respirer le corps en empêchant l'eau liquide de l'atteindre.
