Apprêtage de textiles avec des compositions contenant de l'acide phosphinicosuccinique, de l'acide phosphinicobissuccinique ou leur mélange

Abstract

 Procédé pour apprêter un textile dans lequel l'on imprègne le textile à traiter à l'aide d'un bain d'apprêtage comprenant de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II) ou un mélange d'acide phosphinicosuccinique (I) et d'acide phosphinicobissuccinique (II), bain d'apprêtage, textile apprêté et utilisation des acides précités comme apprêts textiles ou comme agents de réticulation de la cellulose.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé d'apprêtage de textiles, un bain d'apprêtage pour textiles utilisant de l'acide phosphinicosuccinique, de l'acide phosphinicobissuccinique ou leurs mélanges, des textiles apprêtés et l'utilisation desdits acides comme apprêts.

[0002] Les apprêts textiles sont actuellement couramment utilisés pour conférer aux tissus cellulosiques des propriétés d'infroissabilité, mais la plupart contiennent du formaldéhyde libre ou combiné, qui se libère soit dans les ateliers d'apprêtage, soit lors de l'utilisation des tissus ainsi apprêtés.

[0003] Or, le formaldéhyde est aujourd'hui considéré comme un produit nocif dont certaines réglementations nationales limitent les doses d'exposition à de très faibles valeurs. On recherche donc activement des apprêts textiles exempts de toute trace de formaldéhyde. Au cours de ces recherches, la demanderesse a découvert avec étonnement, que l'acide phosphinicosuccinique (I) et l'acide phosphinicobissuccinique (II) présentent de très intéressantes propriétés de réticulation de la cellulose, justifiant leur utilisation comme apprêt textile.

[0004] L'acide phosphinicosuccinique (I) ainsi que l'acide phosphinicobissuccinique (II) sont décrits dans la littérature (brevet des Etats Unis d'Amérique N°5018577). Ils sont notamment obtenus par addition d'un hypophosphite de métal alcalin tel que l'hypophosphite de sodium sur l'acide maléique, un maléate de dialkyle ou l'anhydride maléique suivie, si nécessaire, d'une hydrolyse acide ou basique des fonctions esters, lorsqu'un maléate de dialkyle est utilisé comme produit de départ. Cette réaction d'addition est généralement catalysée avec un dérivé péroxydique minéral tel que le persulfate de sodium, ou organique tel que l'éthyl-2 perhexanoate de tertiobutyle, TBPEH ; elle peut être également effectuée sous un rayonnement ultraviolet au sein de l'acétone (brevet français N° 2356658, brevets des Etats Unis d'Amérique 4138431, 4590014, 4632741, 5023000, 5018577, 4088678 et Beil. IV, 4ème suppl., page 3497, 1959).

[0005] L'acide phosphinicosuccinique (I) et l'acide phosphinicobissuccinique (II), ainsi que leurs mélanges en proportions variables, présentent comme on l'a dit précédemment, de très intéressantes propriétés de réticulation de la cellulose, qui justifient leur application à titre d'apprêts textiles, pour donner aux tissus cellulosiques des propriétés d'infroissabilité.

[0006] La présente invention a donc pour objet un procédé pour apprêter les textiles caractérisé en ce que l'on imprègne le textile à traiter à l'aide d'un bain d'apprêtage comprenant de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II), ou un mélange de ces deux acides. Ce mélange peut être en proportions variables.

[0007] Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, le bain apprêtage des textiles est partiellement neutralisé avec un hydroxyde de métal alcalin afin d'obtenir un bain d'apprêtage présentant un pH de 2 à 7.

[0008] Dans d'autres conditions préférentielles, les apprêts ci-dessus décrits sont caractérisés en ce qu'il ne renferment pas de catalyseur, de quelque nature que ce soit.

[0009] La présente demande a aussi pour objet un bain d'apprêtage pour textiles, caractérisé en ce qu'il comprend une solution d'acide phosphinicosuccinique (I), d'acide phosphinicobissuccinique (II), ou de leur mélange partiellement neutralisé à pH 2 à 7 à l'aide d'un hydroxyde de métal alcalin, et notamment les bains décrits dans les exemples.

[0010] Les solutions ci-dessus sont de préférence des solutions aqueuses ; elles sont avantageusement additionnées d'un agent mouillant bien connu de l'état de la technique.

[0011] La présente demande a aussi pour objet les textiles apprêtés, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit.

[0012] La présente demande a aussi pour objet l'utilisation, à titre d'apprêt textile, de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II), ou d'un de leurs mélanges.

[0013] La présente demande a enfin pour objet l'utilisation de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II) ou de leurs mélanges en proportions variables, à titre d'agents de réticulation de la cellulose contenue notamment dans des fibres textiles, des copeaux de bois, de la sciure de bois.

[0014] Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif ; ils permettent de mieux comprendre l'invention, mais ils n'en limitent pas la portée. Sauf indications contraires, les parties et pourcentages sont donnés en poids. Le test de défroissabilité est réalisé selon la norme AATCC 66-1972 sur des échantillons tels quels et sur des échantillons soumis à trois lavages ménagers à 60°C ; la défroissabilité est exprimée par la somme des angles de défroissement obtenus en sens chaîne et en sens trame. La résistance à la traction des échantillons exprimée en daN en sens chaîne plus en sens trame est réalisée selon la norme AFNOR G 07.001. Le jaunissement des tissus, réalisé sur un appareil FIXOTEST à 200°C pendant 30 secondes et les blancheurs exprimées en degrés Berger, sont mesurés avec un spectrophotomètre. Le taux de formaldéhyde résiduel sur tissu a été déterminé selon la méthode décrite dans la loi japonaise 112-1973 ; dans les tissus des exemples, on n'a pas pu déceler de formaldéhyde.

EXEMPLE 1

[0015] 

[0016] On introduit goutte à goutte, en 150 minutes, sous agitation, une solution constituée par :

• 150 g (1 mole) de maléate de diméthyle à 96%,
• 2 g (9,2 mmoles) d'éthyl-2 perhexanoate de tertiobutyle,
• 99 g d'éthanol absolu,

dans une solution maintenue à 80°C et constituée par :

• 44 g (0,485 mole) d'hypophosphite de sodium à 97%,
• 60 g d'eau distillée,
• 99 g d'éthanol absolu,

puis on abandonne le milieu réactionnel deux heures sous agitation à 80°C. La solution réactionnelle est ensuite concentrée à 80% environ sous pression réduite, puis elle est diluée avec 300 g d'eau et enfin, elle est lavée 2 fois avec 150 g d'oxyde de diéthyle, et les phases éthérées réunies sont lavées une fois avec 50 g d'eau. Les phases aqueuses sont ensuite réunies puis concentrées à sec sous pression réduite. On obtient ainsi 197,2 g d'une pâte visqueuse contenant principalement le sel de sodium de l'acide phosphinicobissuccinate de diméthyle (environ 95%) et les traces d'hypophosphite de sodium et du sel de sodium de l'acide phosphinicosuccinate de diméthyle.

[0017] Ce produit est ensuite chauffé à l'ébullition dans 555 g d'eau distillée et 216 g d'acide chlorhydrique concentré, d = 1,19, tout en éliminant le méthanol formé par distillation. Après 5 heures de chauffage, il n'y a plus de formation de méthanol, le milieu réactionnel est alors concentré à sec, sous pression réduite. On obtient ainsi 185 g d'une pâte visqueuse que l'on dissout à chaud dans 350 g d'acide acétique. La solution chaude ainsi obtenue est traitée avec 1 g de charbon actif, puis elle est filtrée et ensuite concentrée à sec sous pression réduite. On obtient ainsi 143,7 g d'un produit cristallisé blanc, soit un rendement de 99,4% de la théorie calculée par rapport à l'hypophosphite de sodium mis en oeuvre. Ce produit, dosé par potentiométrie, contient 15,49 meq/g de fonctions acides dont 2,756 meq/g de fonctions acides fortes, soit un rapport entre fonction acide carboxylique et fonction acide phosphinique de 4,62:1 (théorie 4:1).

[0018] Ces contrôles montrent que la fonction acide phosphinique est partiellement salifiée avec du sodium. Ce produit est alors traité en solution dans 1 kg d'eau distillée à la température ambiante, pendant 1 heure, avec 350 ml d'une résine échangeuse de cations sous forme acide, présentant une capacité totale d'échange de 1,4 meq par ml, puis la suspension est filtré et le filtrat est concentré à sec sous pression réduite. On obtient ainsi 135 g de produit cristallisé blanc contenant 16,28 meq/g de fonctions acides (théorie 16,77 meq/g) dont 3,39 meq/g de fonctions acides présentant un pk inférieur ou égal à 1,6 (théorie 3, 35). Ce produit contient environ 97% d'acide phosphinicobissuccinique (II), il est utilisé sous cette forme en application sous la référence A ; RMN¹³C(D₂O), 25 MHz, γ 32,1 (s, CH₂), γ 32,9 (s, CH₂), γ 45,7 (d, J = 82 Hz, CH), γ 175 (2d, J = 4 Hz, CH-COOH), γ 177,4 (dd, J = 16 Hz, CH₂-COOH).

EXEMPLE 2

[0019] On introduit goutte à goutte, sous agitation, une solution constituée par :

• 75 g (500 mmoles) de maléate de diméthyle à 96%,
• 2 g (9,2 mmoles) d'éthyl-2 perhexanoate de tertiobutyle,
• 99 d'éthanol absolu,

dans une solution maintenue à 80°C et constituée par :

• 59 g d'eau distillée,
• 44 g (485 mmoles) d'hypophosphite de sodium à 97%,
• 99 g d'éthanol absolu,

puis on abandonne la solution réactionnelle 3 heures à 80°C sous agitation avant de la concentrer à sec sous pression réduite. Le résidu solide ainsi obtenu, dissous dans 250 g d'eau est lavé deux fois avec 150g d'oxyde de diéthyle, puis les phases éthérées réunies sont lavées un fois avec 50 g d'eau distillée. Les phases aqueuses réunies sont ensuite concentrées à sec sous pression réduite. On obtient ainsi 118,4 g d'une pâte visqueuse que l'on dissout dans 600 g d'eau distillée. Cette solution est ensuite chauffée à l'ébullition en présence de 142 g d'acide chlorhydrique concentré, d = 1,19, tout en distillant le méthanol formé. Après 5 heures de chauffage au reflux, il ne se forme plus de méthanol. Le milieu réactionnel est alors concentré à sec sous pression réduite. On obtient 125 g de produit que l'on dissout dans 185 g d'acide acétique à chaud. Cette solution abandonne par refroidissement à la température ambiante, 6,9 g (58,5 mmoles) d'acide succinique cristallisé pur. Le filtrat obtenu après séparation de ce produit cristallisé, est concentré à sec sous pression réduite. On obtient ainsi 91 g d'un produit visqueux dont l'analyse par RMN du proton montre qu'il est constitué par un mélange en quantité sensiblement équimoléculaire d'acide succinique, d'acide phosphinicobissuccinique (II), et d'acide phosphinicosuccinique (I) RMN¹³C (D₂O), 25 MHz, γ 31,2 (s, CH₂), γ 46,9 (d, J = 77 Hz, CH), γ 174,8 (s, CH-COOH), γ 177,3 (d, J = 16 Hz, CH₂-COOH). Par dosage potentiométrique, on trouve 16,58 meq/g de fonctions acides, dont 4,56 meq/g de fonctions acides présentant un pk inférieur ou égal à 1,8. Ce produit est utilisé sous cette forme en application, sous la référence B.

EXEMPLES 3 ET 4 ET EXEMPLE DE COMPARAISON C1

[0020] On imprègne au foulard un tissu de popeline 100% coton, débouilli et blanchi, d'un poids d'environ 130 g par mètre carré avec un taux d'exprimage de 75% dans un bain aqueux dont le pH a été ajusté avec de la soude à la valeur indiquée dans le tableau I, contenant en solution les quantités d'acide, ainsi que 2 g par litre de nonylphénol éthoxylé avec 10 moles d'oxyde d'éthylène comme agent mouillant. Le tissu est ensuite séché pendant 45 secondes à 120°C, puis il est soumis sur une rame de laboratoire à un traitement thermique de 90 secondes à 180°C.

[0021] On détermine ensuite sur des échantillons du tissu traité après conditionnement :

• la défroissabilité sur des échantillons tels quels et sur des échantillons soumis à trois lavages ménagers à 60°C,
• la résistance à la traction, désignée Rt, exprimée en daN,
• la blancheur, désignée Bl, exprimée en degrés Berger,
• le jaunissement, désigné Ja,

les résultats obtenus sont données dans le tableau I.

[0022] L'exemple de comparaison C1 correspond au tissu non traité.

[0023] On constate que les produits selon la présente invention améliorent considérablement les qualités d'infroissabilité des tissus traités même après lavage, sans pour autant abaisser trop nettement leur résistance à la traction.

EXEMPLE 5

[0024] On mélange sous agitation, à la température ambiante, 625 g d'eau distillée, et 490,3 g (5 moles) d'anhydride maléique. La suspension obtenue est chauffée à 60°c jusqu'à l'obtention d'une solution. On introduit alors 220 g (2,5 moles) d'hypophosphite de sodium, puis en 5 heures, en maintenant l'agitation et la température à 60°C, une solution de 45,2 g (0,19 mole) de persulfate de sodium dans 78 g d'eau distillée. L'introduction terminée, on maintient la solution réactionnelle deux heures à 60°C puis on la refroidit à la température ambiante.

[0025] On obtient ainsi 1435 g d'une solution aqueuse limpide, légèrement colorée, contenant environ 2,5 moles d'acide phophinicobissuccinique monosodique, présentant une acidité de 7,0 meq/g (théorie 6,97 meq/g)et ne contenant plus d'anhydride maléique. Cette solution, désignée D, est utilisée sous cette forme dans l'exemple 8.

EXEMPLE 6

[0026] On reproduit l'exemple 5 en remplaçant le persulfate de sodium par une quantité équivalente de persulfate d'ammonium. On obtient ainsi environ 1464 g d'une solution aqueuse, limpide, incolore, contenant environ 2,5 moles d'acide phosphinicobissuccinique monosodique, présentant une acidité de 6,96 meq/g (théorie 6,83 meq/g) et ne contenant plus d'anhydride maléique déterminée par l'analyse RMN du proton et du carbone treize. Cette solution désignée E, est utilisée sous cette forme dans l'exemple 9.

EXEMPLE 7

[0027] On mélange sous agitation, à la température ambiante, 763 g d'eau distillée et 327,5 g (3,34 moles) d'anhydride maléique. La suspension obtenue est ensuite chauffée à 60°C jusqu'à l'obtention d'une solution. En maintenant l'agitation et la température de la solution à 60°C, on introduit en 3 heures, séparément et simultanément, d'une part une solution de 28,6 g (0,12 mole) de persulfate de sodium dans 52 g d'eau distillée, et d'autre part, une solution de 147 g (1,67 mole) d'hypophosphite de sodium dissous dans 300 g d'eau distillée. Les introductions terminées, on abandonne la solution réactionnelle deux heures à 60°C.

[0028] Après refroidissement à la température ambiante, on obtient environ 1618 g environ d'une solution aqueuse limpide et incolore, contenant environ 1,67 mole d'acide phosphinicobissuccinique monosodique et ne contenant plus d'anhydride maléique, déterminée par analyses RMN du proton et du carbone treize. Cette solution présente une acidité de 4,11 meq/g (théorie 4,13 meq/g). Cette solution, désignée F, est utilisée sous cette forme dans l'exemple 10.

TABLEAU I

EXEMPLES	ACIDE		PH du bain	Défroissabilité
	Nature	Qté		tel que	après 3 lavages	Rt	BI.	Ja.
3	A	44	2,14	250	210,5	74,3	69,4	63,3
4	B	41,3	2,17	240	212	76,2	70,8	62,5
CI		0		196	202	106,7	72	69,2
8	D	121	1,77	260	231	67,9	72	67
9	E	122	1,79	257,5	233	69,6	70,8	65,7
10	F	207	1,74	253	233	68,8	68,2	62

Revendications

1. Procédé pour apprêter un textile caractérisé en ce que l'on imprègne le textile à traiter à l'aide d'un bain d'apprêtage comprenant de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II) ou un mélange d'acide phosphinicosuccinique (I) et d'acide phosphinicobissuccinique (II).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain d'apprêtage a un pH de 2 à 7 obtenu à l'aide d'un hydroxyde de métal alcalin.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bain d'apprêtage ne renferme aucun catalyseur.

4. Bain d'apprêtage pour textiles, caractérisé en ce qu'il comprend une solution d'acide phosphinicosuccinique (I), d'acide phosphinicobissuccinique (II), ou de leur mélange partiellement neutralisé à pH 2 à 7 à l'aide d'un hydroxyde de métal alcalin.

5. Textile apprêté, caractérisé en ce qu'il est obtenu par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3.

6. Utilisation de l'acide phosphinicosuccinique (I) comme apprêt textile.

7. Utilisation de l'acide phosphinicobissuccinique (II) comme apprêt textile.

8. Utilisation d'un mélange d'acide phosphinicosuccinique (I) et d'acide phosphinicobissuccinique (II) comme apprêt textile.

9. Utilisation à titre d'agents de réticulation de la cellulose, de l'acide phosphinicosuccinique (I), de l'acide phosphinicobissuccinique (II) ou d'un mélange d'acide phosphinicosuccinique (I) et d'acide phosphinicobissuccinique (II).