Procédé de traitement de surface de fibres textiles

Description

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] De telles propriétés confèrent aux vêtements, qui comprennent ces tissus, un meilleur confort.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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).

[0007] Malheureusement, de telles fibres présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir comprendre de grosses quantités de microcapsules dans leur structure interne.

[0008] En effet, une augmentation de la quantité de ces microcapsules entraîne 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.

[0009] Enfin on connaît 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] En effet, les fibres de polymère issues du procédé selon l'invention ne sont pas enrobées par un liant incorporant les microcapsules.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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

[0031] 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

[0032] L'ensemble constitué du tissu et des microcapsules est séché pour éliminer l'eau de la solution de dispersion.

[0033] Le tissu est soumis aux rayonnements U.V. sous azote pendant 2 minutes.

[0034] 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

[0035] 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

[0036] La solution aqueuse comprend les mêmes agents dispersants et un uréthane acryl aromatique (UAA) comme agent de fixation.

[0037] Le système catalytique activant de liaison de l'agent de pontage est un mélange à 50/50 d'alphahydroxycétone et de benzophénone.

[0038] Le tissu utilisé est une fibre naturelle, telle que la laine.

[0039] Le tissu issu de cet exemple présente un pouvoir thermique d'environ 2,5 kJ/m2 aux environs de 28°C.

Exemple 3 :

[0040] 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.

[0041] Le rapport massique agent liant/microcapsules est d'environ 0,5.

[0042] 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 chaîne 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.

Revendications

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.