FILAMENTS TEXTILES ET PROCEDE POUR LEUR FABRICATION

Domaine technique

[0001] La présente divulgation relève du domaine des fibres textiles et leur procédé de fabrication, et notamment des fibres ayant une âme synthétique ou artificielle et une peau de cellulose.

Technique antérieure

[0002] Les vêtements formels, type chemises de travail sont communément faites en fibres naturelles, comme par exemple le coton. Le polyester seul a un aspect impropre pour un usage de vêtements formels et montre une mauvaise gestion de la transpiration. L'ajout de cellulose permettrait d'imiter l’aspect « noble » du coton et d’apporter une bonne gestion de la transpiration.

[0003] Des fibres bi-composantes polyester polyamide existent, mais celles-ci sont obtenues par voie fondue. La voie fondue n'est pas compatible avec la viscose.

[0004] D’autre part, les filaments utilisés pour fabriquer les fibres utilisées dans les vêtements type chemises de travail sont trop fins pour supporter un recouvrement de viscose.

[0005] De ce fait, il n'existe pas à l’heure actuelle de procédés d’obtention de filaments de faible taille (titrage inférieur à 10 décitex) ayant une âme synthétique ou artificielle et une peau de cellulose.

Résumé

[0006] La présente divulgation vient améliorer la situation.

[0007] Selon un aspect, un procédé de fabrication de fibres textiles ayant une couche externe de cellulose comprend les étapes successives de : - traitement de surface d’un multi-filament non retordu, le multi-filament étant composé d'une pluralité de filaments en matière synthétique ou artificielle, le traitement visant à améliorer une adhésion des filaments avec de la cellulose; - recouvrement du multi-filament par une pâte de cellulose; - trempage du multi-filament recouvert de pâte de cellulose dans un bain de régénération afin de régénérer la cellulose; - séparation des filaments du multi-filament recouvert de cellulose de manière à obtenir une pluralité de fibres chacune recouverte de cellulose, l'étape de séparation comprenant : une première étape de séparation mécanique de manière à détacher du multi-filaments des excédents de cellulose; une deuxième étape de découpe du multi-filament en sections de longueurs plus courtes de manière à obtenir des paquets de fibres; et une troisième étape de lavage des paquets de fibres à l’eau avec un agent nettoyant de façon à séparer les fibres les unes des autres et obtenir des fibres textiles individuellement recouvertes de cellulose.

[0008] Le procédé peut avoir une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- le multi-filament est un multi-filament de polyester ou polyamide, et/ou la pâte de cellulose est une pâte de viscose, modal ou lyocell.

- le traitement de surface consiste en un trempage du multi-filament dans un bain d’acide fumarique.

- le bain d’acide fumarique est concentré entre 0,5 et 3% en masse dans de l’éthanol et le trempage se fait pendant une durée entre 3 et 30 secondes.

- l’étape de recouvrement du multi-filament de pâte de cellulose se fait par passage du multi-filament dans une filière de recouvrement.

- l'étape de trempage dans un bain de régénération se fait dans un bain d'acide sulfurique si la pâte de cellulose est une pâte de viscose ou de modal, et se fait dans un bain d'eau si la pâte de cellulose est une pâte de lyocell.

- la première étape de séparation mécanique est une étape de torsion, préférentiellement une étape de fausse torsion consistant à une torsion dans un sens et une torsion équivalente dans un sens inverse, et encore plus préférentiellement une étape de fausse torsion à entre 500m/min et 1100m/min.

- le procédé comprend de plus une étape de séchage du multi-filament après le trempage du multi-filament dans le bain de régénération et avant l'étape de séparation.

- le procédé comprend de plus une étape de lavage du multi-filament après le trempage du multi-filament dans le bain de régénération et avant l’étape de séparation.

- le lavage se fait par trempage dans une eau entre 20°C et 60°C pendant une durée entre 10min et 60min.

- dans la troisième étape de lavage, l’agent nettoyant est du peroxyde d'hydrogène, préférentiellement dilué dans des proportions allant de 1 ml par litre d’eau à 8ml par litre d'eau.

- le multi-filament est obtenu par recyclage de matière synthétique.

- la pâte de cellulose est obtenue par recyclage, et notamment à partir de déchets textiles comprenant des fibres de cellulose dans une proportion massique supérieure à 50 %.

- la pâte de cellulose est obtenue par les étapes suivantes : le broyage de déchets textiles comprenant des fibres de cellulose dans une proportion massique supérieure à 50 % afin d’obtenir un premier mélange de fibres et de résidus broyés, la séparation d'au moins une partie des composants non-cellulosiques du premier mélange afin d'obtenir un deuxième mélange dont la proportion massique de fibres de cellulose est supérieure à la proportion massique de fibres de cellulose du premier mélange, la filtration du deuxième mélange afin de récupérer une phase solide comprenant les fibres de cellulose, la dissolution des fibres de cellulose de la phase solide pour obtenir une pâte de cellulose comprenant des particules non dissoutes et, la filtration de la pâte de cellulose afin d'obtenir une pâte de cellulose séparée des particules non dissoutes.

[0009] Selon un autre aspect, une fibre textile ayant une couche externe de cellulose obtenue par le procédé ci-dessus.

Brève description des dessins

[0010] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

Fig. 1

[0011] [Fig. 1] montre un ordinogramme d'un procédé de fabrication de fibres textiles selon un mode de réalisation.

Fig. 2

[0012] [Fig. 2] montre un schéma d’un multi-filament en section de coupe selon un mode de réalisation utilisé dans le procédé illustré à la figure 1 .

Fig. 3

[0013] [Fig. 3] montre le multi-filament de la figure 2 recouvert d’une couche de pâte de cellulose.

Description des modes de réalisation

[0014] II est maintenant fait référence à la figure 1. Un procédé 100 de fabrication de fibres textile 10 va être décrit. Le procédé 100 consiste à obtenir des fibres de matière synthétique ou artificielle individuellement recouvertes de cellulose (c'est-à-dire ayant une couche externe ou peau de cellulose) à partir d’un multi-filament. Par cellulose on entend : cellulose régénérée ou un dérivé de cellulose obtenu à partir d'un procédé viscose, modal, lyocell, carbamate ou par dissolution dans un liquide ionique.

[0015] Le procédé 100 comprend les étapes successives suivantes.

[0016] Dans une première étape 102, un multi-filament 20, schématisé en figure 2, non retordu composé d’une pluralité de filaments 22 en matière synthétique ou artificielle, reçoit un traitement de surface. Le traitement de surface vise à améliorer une adhésion entre le multi-filament 20 en matière synthétique ou artificielle et une couche de pâte de cellulose qui va le recouvrir dans une étape subséquente. [0017] La matière synthétique des filaments 22 peut être tout polymère non-élastomère filable synthétique, par exemple du polyester ou du polyamide, ou artificiel, par exemple viscose, modal, acétate de cellulose, lyocell. Le multi-filament 20 peut être composé d'une quantité variable de filaments 22. Le multi-filament 20 peut être vierge ou recyclé. Selon un exemple, le multi-filament 20 est composé de 30 à 70 filaments 22. Selon un exemple particulier, le multi-filament 20 est composé de 48 ou de 60 filaments 22. Pour des raisons d’illustration, seuls 7 filaments 22 sont montrés à la figure 2 comme formant le multi-filament 20. Selon un exemple, le titrage du multi-filament 20 est de 150 decitex. Le multi-filament 20 non retordu peut avoir un titre en décitex variable.

[0018] Chaque filament est de faible titrage pour pouvoir correspondre à une fibre destinée à l'habillement traditionnel (par exemple chemise de travail) une fois séparé. Selon un exemple, chaque filament a un titrage inférieur à 10 décitex. Selon encore un autre exemple, chaque filament a un titrage inférieur à 5 décitex, et préférentiellement inférieur à 2 décitex.

[0019] Le multi-filament 20 est non retordu afin de rendre homogène la couche de cellulose qui va recouvrir chaque fibre. La cellulose pourra ainsi (dans une étape décrite ultérieurement) se déposer entre les filaments, plus tard transformés en fibres par découpe. De plus, il permet de diminuer une tension interne dans le multi-filament 20 qui pourrait empêcher la pâte de cellulose de s’insérer dans le multi-filament 20, entre les filaments 22.

[0020] Le multi-filament 20 peut se présenter en bobine de filaments continus.

[0021] Le traitement de surface peut consister en un trempage du multi-filament 20 dans un bain d’acide fumarique. La concentration d'acide fumarique est par exemple entre 0,5 et 3% en masse dans de l’éthanol et le trempage se fait pendant une durée entre 3 et 30 secondes. La concentration maximale est principalement due à la limite de solubilité de l'acide fumarique dans l'éthanol (l'acide fumarique pur étant sous forme de poudre). Selon un exemple, le multi-filament 20 est trempé pendant 9s dans de l’acide fumarique concentré à 2% en masse. Selon un autre exemple, le multi-filament 20 est trempé pendant 18s dans de l’acide fumarique concentré à 2% en masse. De façon générale, on choisira un temps d’autant plus court que la concentration d’acide fumarique est forte. D’autres produits chimiques peuvent avoir le même effet que l’acide fumarique dans le traitement visant à améliorer une adhésion entre le multi-filament 20 en matière synthétique ou artificielle et une couche de pâte de cellulose qui va le recouvrir dans une étape subséquente. Parmi ces autres produits chimiques, on trouve les vinylsilanes, les agents de couplage epoxy silane à base mélamine, et le 1 ,4-bis(3-aminopropyldimethylsilyl)-benzene.

[0022] Le traitement de surface peut aussi être un traitement par plasma afin de préparer le multi-filament 20 à l'étape suivante de recouvrement de pâte de cellulose. D’autres exemples de traitement de surface incluent : l’irradiation sous UV, le traitement gazeux, la lithographie, ou la pulvérisation.

[0023] Dans une deuxième étape 104, le multi-filament 20 ainsi prétraité est recouvert de pâte de cellulose 24. La pâte de cellulose 24 est une pâte qui peut être en cellulose régénérée ou en un dérivé de cellulose obtenu à partir d'un procédé viscose, modal, lyocell, carbamate ou par dissolution dans un liquide ionique. Pour ce, selon un exemple, le multi- flament 20 est passé dans une filière de recouvrement. Le passage dans la filière de recouvrement peut se faire sous pression et/ou sous chaleur (par exemple pour le cas du Lyocell). La pâte de cellulose 24 recouvre alors le multi-filament 20 et s'insère aussi dans les espaces 28 présents entre les filaments 22. Un multl-f llament 20’ est ainsi obtenu.

[0024] Selon un exemple, la pâte de cellulose est recyclée et obtenue par le procédé suivant : (S1) le broyage de déchets textiles comprenant des fibres de cellulose dans une proportion massique supérieure à 50 % afin d’obtenir un premier mélange de fibres et de résidus broyés, (S2) la séparation d’au moins une partie des composants non-cellulosiques du premier mélange afin d'obtenir un deuxième mélange dont la proportion massique de fibres de cellulose est supérieure à la proportion massique de fibres de cellulose du premier mélange, (S3) la filtration du deuxième mélange afin de récupérer une phase solide comprenant les fibres de cellulose, (S4) la dissolution des fibres de cellulose de la phase solide pour obtenir une pâte de cellulose comprenant des particules non dissoutes et, (S5) la filtration de la pâte de cellulose afin d’obtenir une pâte de cellulose séparée des particules non dissoutes.

[0025] Dans une troisième étape 106, le multi-filament 20' recouvert de pâte de cellulose 24 est trempé dans un bain de régénération afin de regénérer la cellulose pendant un court instant, entre 0,5s et 3s, préférentiellement 1 ,5s. Le type de bain de régénération peut dépendre de la façon dont la pâte de cellulose 24 a été obtenue. Selon un exemple, le bain de régénération est un bain d’acide sulfurique (par exemple dilué en concentration de 10% dans le l'eau) si du disulfure a été utilisé pour réaliser la pâte (cas où la pâte de cellulose 24 est faite de viscose ou modal). Selon un exemple, une composition du bain de régénération est de 3-20% en masse d’acide sulfurique, 0-40% en masse de sulfate de sodium, 0-15% en masse de sulfate de zinc. Selon un exemple, le bain de régénération est un bain d’eau si du NMMO a été utilisé pour réaliser la pâte (cas où la pâte de cellulose 24 est faite de lyocell). Le bain d'acide sulfurique peut, selon un mode de réalisation, contenir des additifs, comme par exemple du sulfate de sodium ou du sulfate de zinc. [0026] Dans une quatrième étape 108 optionnelle, si la régénération est longue (de l’ordre de plusieurs minutes), le multi-filament 20’ peut être stocké temporairement, par exemple, sous forme de bobine, pendant un temps au moins aussi long que le temps de régénération requis. Si le temps de régénération est court, par exemple, quelques secondes, cette étape de stockage peut être omise. La durée du temps de régénération peut être liée à la quantité de pâte de cellulose 24 déposée sur le multi-filament 20’. Par exemple, pour une couche fine de pâte de cellulose, par exemple, 10 % en masse finale du multi-filament, la régénération peut durer 15s, et sera considéré comme une régénération rapide ou courte. Selon un autre exemple, pour une couche épaisse de pâte de cellulose, par exemple, 50 % en masse finale du multi-filament, la régénération peut durer quelques minutes, et sera considérée comme une régénération lente ou longue.

[0027] Pendant le temps de régénération, le multi-filament 20’ n’est pas nécessairement trempé constamment dans le bain de régénération afin d'obtenir la régénération. Il peut par exemple être trempé pendant quelques secondes et séché à l'air libre avec le résidu de bain de régénération présent sur le multi-filament 20’. Ce temps de séchage fera partie du temps de régénération.

[0028] Dans une cinquième étape 110, lorsque le bain de bain de régénération est un bain d’acide sulfurique, le multi-filament 20’ (en fil ou en bobine) après le temps de régénération, est lavé à l'eau, préférentiellement distillé, préférentiellement à température ambiante. Le lavage à l’eau permet de stopper l'effet de l’acide sulfurique et donc d'éviter un endommagement du multi-filament 20’. Une vaste majorité de la régénération se fait en plongeant le multi-filament 20 dans le bain de régénération, et une minorité de la régénération se fait pendant la période de repos lorsque le multi-filament 20' sèche mais n’est pas neutralisé. Le lavage permet de stopper une possible dégradation du multi- filament 20’ s’il est soumis à des conditions acides trop fortes ou pendant trop longtemps qui pourraient lui faire perdre en résistance mécanique de manière très significative. Enfin, une minorité de régénération se produit après lavage et pendant le séchage du multi- filament 20’ (étape suivante).

[0029] Dans une sixième étape 112, le multi-filament 20’ (en continu ou sur bobine) est séché. Le séchage peut par exemple constituer à une exposition de quelques secondes à une température de 120-130 degrés Celsius. Le séchage permet de réaliser sans frottements indus l’étape à venir de séparation mécanique lorsque le multi-filament est encore mouillé, comme par exemple lorsqu’il sort du lavage à l'eau de la cinquième étape. Le multi-filament 20’ peut tout aussi bien être séché à l’air libre, sans ajout de chaleur. [0030] Dans une septième étape 114 de séparation, le multi-filament 20' recouvert de cellulose 24 est sectionné puis séparé de manière à obtenir une pluralité de fibres 22 chacune recouverte de cellulose 24. L'étape de séparation 114 comprend les étapes 118- 120-122 suivantes :

[0031] Une première étape 118 de séparation mécanique de manière à commencer détacher les filaments du multi-filament 20’ les uns des autres et de détacher des excédents de cellulose 24 ;

[0032] Une deuxième étape 120 de découpe du multi-filament 20’ en sections de longueur plus courte de manière à obtenir des paquets de fibres 22; et

[0033] Une troisième étape 122 de lavage des paquets de fibres 22 à l’eau avec un agent nettoyant de façon à finir de séparer les fibres 22 les unes des autres.

[0034] La première étape 118 de séparation mécanique peut consister en une torsion du multi-filament 20’. Selon un exemple, la torsion est une fausse torsion. La fausse torsion consiste à tordre le multi-filament 20’ dans un sens puis dans un sens opposé de façon à décrocher d’éventuels excédents de cellulose qui auraient une mauvaise adhésion sur le multi-filament 20*. De par cette action mécanique, les filaments sont en partie séparés les uns des autres et les excédents ainsi décrochés peuvent éventuellement être recyclés. Une machine de texturation par fausse torsion peut être utilisée pour effectuer cette opération. Dans cette machine, le multi-filament peut être alimenté à des vitesses entre 500m/min à 1100m/min, et préférentiellement à 900m/min. L’étape de séparation mécanique et notamment la fausse torsion n'est traditionnellement pas utilisée pour séparer des multi- filaments. La fausse torsion est une étape traditionnellement utilisée pour texturer et pour modifier la géométrie d’un filament, et non pour détacher des éléments.

[0035] La deuxième étape 120 de découpe du multi-filament 20* en sections de longueurs plus courtes est une étape de convertissage, par exemple entre 40 et 80 mm. Cette étape permet de préparer à l’étape suivante en créant des paquets de fibres 22 courts dont certaines fibres 22 peuvent dès cette étape se détacher du reste des paquets.

[0036] La troisième étape 122 de lavage est effectué par trempage sous agitation dans un bain d’eau et d’un agent nettoyant. L’agent nettoyant peut être du savon ou du peroxyde d’hydrogène (par exemple dilué à hauteur de 1 ml par litre d’eau à 8ml par litre d'eau). Il peut être préférable d’utiliser le peroxyde d'hydrogène lorsque les fibres vont être subséquemment directement teintes (avant filage et tissage). Si la teinture est effectuée sur le fil obtenu à partir des fibres ou bien sur le tissu ou le vêtement, le lavage à l’étape 122 peut être effectué à l'eau et au savon. [0037] L'étape 122 de lavage finit de séparer les fibres entre elles, et d’obtenir une bourre de fibres 22 individuellement recouvertes de cellulose. Les fibres 22 obtenues peuvent avoir une proportion de cellulose 24 en masse entre 10 et 60%, lorsque celles-ci sont conditionnées à 20°C et 65% de taux d'humidité. [0038] La troisième étape 122 de lavage peut être effectuée en utilisant une machine de teinture sur bourre dans laquelle de l’eau et un agent nettoyant peut être utilisé. Le temps de lavage peut varier de 10 à 60 minutes, en prenant un temps de lavage plus long plus le titre des fibres 20 est élevé, dans une eau entre 20 et 60 degrés Celsius.