13.3.4.2 Revêtement de fibres

Le revêtement de fibres représente le deuxième traitement résistant au rétrécissement le plus important. Les mécanismes de « masquage d’échelle » et de « soudage par points » ne peuvent pas fonctionner sans revêtement de surface, bien que tous les polymères ne fonctionnent pas à travers ces mécanismes, car plusieurs contribuent clairement à la modification du frottement de surface. La manière dont le polymère est déposé est critique pour les polymères qui sont censés fonctionner par les mécanismes de « masquage à l’échelle » ou de « soudage par points ». Pour le masquage du tartre, le polymère doit être appliqué uniformément sur la surface de la fibre, tandis que pour le soudage par points, il doit être concentré aux points où les fibres se touchent.

Le problème principal du revêtement de fibres réside dans le problème de l’étalement de surface. À l’état non traité, la fibre de laine a une tension superficielle si élevée que de nombreux matériaux ne peuvent pas la mouiller. Les polymères siliconés constituent le groupe de matériaux le plus important jugé utile sur la laine non traitée ou la laine traitée de telle sorte qu’elle conserve sa tension superficielle élevée. D’autres matériaux ont tendance à « perler » ou à former des touffes sur la fibre. Ceci, bien sûr, peut être utile si l’intention est de « souder par points » les fibres ensemble. Heureusement, une gamme plus large de matériaux est disponible pour réduire la tension superficielle et rendre la fibre mouillable. Parmi ceux-ci, le plus courant est l’oxydation à l’aide d’une source de chlore (Byrne et al., 1979). Le contrôle des propriétés physiques et de la chimie du polymère utilisé peut alors répondre aux autres exigences. Il faut également comprendre que pour que les polymères adhèrent à la surface de la fibre de laine, la surface doit être propre et exempte de saleté, d’huile, de cire, d’adoucissants ou d’autres matériaux formant un revêtement de surface interférant. En raison de l’utilisation excessive de fixateurs de colorants cationiques polymères, les traitements résistants au rétrécissement peuvent échouer.

Des traitements résistants au rétrécissement peuvent être appliqués à toutes les étapes de la production des articles en laine. Certaines contraintes de base limitent l’utilité de tout procédé et donc son application à des points particuliers de la voie de production. Ceux-ci varient selon le type de processus.

L’application d’un polymère « par soudage par points » doit avoir lieu après l’assemblage final des fibres, sinon un traitement ultérieur briserait les liaisons fibres–fibres. De même, tout procédé qui repose sur un dépôt uniforme ou une exposition des fibres à un fini chimique sera plus efficace dans les situations où les fibres sont dans un état tel que la liqueur de traitement puisse circuler suffisamment autour d’elles.

Les tricots filés en laine fabriqués à partir de fils prétraités sont beaucoup plus difficiles à mouler à la poignée et à la texture correctes. Bien que des tricots aient été fabriqués par cette voie, l’obtention d’une finition satisfaisante s’est avérée problématique. Dans certains cas, notamment pour les vêtements en laine, il est plus pratique d’appliquer le traitement résistant au rétrécissement en même temps que l’application de la couleur par teinture de vêtement. Depuis plusieurs décennies au Royaume-Uni, ce processus combiné s’est avéré très efficace. Il est écologiquement plus acceptable dans la consommation d’énergie que l’application de deux procédés humides distincts dans la voie de production et le séchage qui en résulte. Le principal inconvénient de cette voie de procédé est qu’elle ne permet pas la création d’effets d’incrustation dans le vêtement, qui sont produits par le mélange, le cardage et le filage de fibres de laine de différentes couleurs. En général, il est recommandé de traiter la laine peignée au stade supérieur et le produit filé en laine au stade du vêtement, bien qu’il existe de nombreuses exceptions à cette règle. Les procédés de résine par « soudage par points » sont principalement utilisés pour les tissus et constituent la voie principale pour ce type de produit (Heywood, 2003).

À l’heure actuelle, la majorité de la production mondiale de laine lavable en machine est de la laine traitée avec de la résine en appliquant du polyuréthane sur les vêtements. Bien que les traitements à la résine soient efficaces, l’élasticité extensive, la douceur, la poignée en tissu et d’autres propriétés caractéristiques de la laine sont perdues. Dans les procédés continus Kroy–Hercosett pour les hauts, la laine est endommagée par beaucoup de chlore. L’acide fort est utilisé dans ce procédé, ce qui nécessite une procédure de neutralisation / antichloration pour éliminer le chlore résiduel, ce qui provoque des AOX (halogènes organiques absorbables) et une pollution des eaux usées. Le système de traitement oxydatif est une méthode d’épuisement du chlore développée par Bereck et Reincke (1989). Il s’agit d’un procédé en deux étapes comprenant du Basolan DC, qui est une méthode commerciale d’acide dichloroisocyanurique (DCCA) de BASF Co. en Allemagne, et les traitements ultérieurs au peroxyde d’hydrogène.

C’est un processus intéressant qui effectue un épuisement complet du chlore dans la texture des tissus de laine et qui se traduit par peu ou pas de chlore actif nocif dans les eaux usées, car le peroxyde en tant qu’agent antichlor agit avec le chlore, ainsi le chlore utilisé peut être considérablement réduit. Les dommages causés à la laine peuvent également être réduits pour donner une poignée plus douce en éliminant les écailles sur la surface de la fibre. Ce procédé peut être facilement mis en œuvre en utilisant un récipient de chloration à petite échelle conventionnel de type batch à une température plus basse pendant une longue période, et le contrôle de la température est donc parfois difficile en raison d’un changement de climat, ce qui entraîne des irrégularités dans le traitement.

Le dichloroisocyanurate de sodium anhydre DCCA-Na, un solide blanc contenant 63% de chlore disponible, est reconnu comme principal agent de blanchiment au chlore solide. Il est utile pour traiter les surfaces fibreuses afin d’éviter le retrait en modifiant les écailles (destruction partielle) de l’exocuticule de la laine par attaque oxydative (Dusenbury, 1964). La modification de la surface des fibres par chloration est également connue pour augmenter la quantité de colorant absorbée (Millson et von Bergen, 1970). Une formulation connue de DCCA, Basolan DCTM (BASF), lorsqu’elle est appliquée par échappement à 2,5% et 4,5% en poids de fibres (owf) contrôle le retrait à ~ 8%. Les premières études ont montré que la réaction du DCCA-Na avec la laine était plus efficace à pH 5,5 et plus faible lorsqu’elle était appliquée à 25 ° C ou 30 ° C. La déchloration ultérieure avec 3 g/L de bisulfite de sodium appliquée à 50 °C améliore la blancheur, mais les changements dans les propriétés de la laine après traitement n’ont pas été caractérisés. Des études sur le prétraitement du chlore avec le DCCA seul et suivies d’applications de polymères cationiques, y compris ceux dérivés du silicone, de la polyamine et du polyuréthane, ont fourni des informations sur le retrait et le développement du jaunissement, bien que peu d’informations sur les changements dans les propriétés de la laine (Levene, 1987).

Cardamone et al. (2004) ont utilisé le DCCA seul dans une gamme de concentrations allant de 5 % à 40 % d’owf. Les traitements à 5% appliqués à 30 ° C pendant 60 minutes à partir d’un système tamponné à l’acide citrique (CA), pH 4, suivis d’une antichloration avec du peroxyde d’hydrogène ou du bisulfite d’hydrogène ont montré de faibles augmentations de la solubilité alcaline et de la résistance à l’éclatement. Moins de 2% de chlore est détecté dans les bains usés à 5% et 20% de DCCA / antichlorés. Le traitement à 5% de DCCA / peroxyde d’hydrogène améliore la résistance au retrait de 54% et la blancheur de 63% par rapport aux tissus non traités. Dans le cas du DCCA à 5% d’OWF, l’importance de l’antichloration est d’empêcher le développement du jaunissement, d’améliorer la blancheur et d’améliorer la résistance au retrait avec un minimum de dommages chimiques et physiques. Le traitement au DCCA par antichloration est simple, efficace sans additifs et uniforme. Une oxydation contrôlée de 5% et 20% de DCCA est importante pour modifier la surface de la fibre avec une charge anionique. L’oxydation du DCCA est limitée à la surface des fibres est démontrée par des images de microscopie confocale. La microscopie électronique à balayage (MEB) révèle un lissage de l’échelle, compatible avec peu de changements dans la résistance à l’éclatement. Cependant, dans le cas du DCCA à 20%, une solubilité élevée dans les alcalis indique des dommages chimiques dus à la pénétration de la chloration connus pour provoquer le clivage de la liaison soufre .

Cardamone et Yao (2004) ont rapporté un nouveau procédé, la méthode dite ARS (Agricultural Research Service, États-Unis) pour le blanchiment de la laine et le traitement anti-rétrécissement à l’aide de systèmes alcalins H2O2, suivie d’un traitement enzymatique à des conditions proches de la température ambiante.

Dans le procédé Mori Ecofriendly Treatment (MEFT), des échantillons de tissu ont été imbibés d’une solution de tensioactif non ionique à 0,05% à 20-25 °C avec un rapport de liqueur de 1:20. Le bain a été tourné jusqu’à ce que les échantillons soient trempés. Ensuite, de l’hypochlorite de calcium à 4% (owf) (Ca(ClO) 2 · 3H2O, qui contient 70% de chlore actif) a été ajouté à la solution. Après 5 minutes au repos, 12 mL/L de H2O2 (35%) avec 2 g/L de pyrophosphate de sodium comme stabilisant peroxyde et 1 g/L d’acide éthylènediaminetétraacétique comme agent séquestrant ont été ajoutés sous agitation douce. La solution mixte (pH 5.0) ainsi obtenu a été maintenu à 40°C pendant 20 minutes pour compléter la réaction des ions hypochlorite avec le peroxyde et, par la suite, 6% (owf) de sulfite de sodium et 1 mL/L d’acide formique (FA; 80%) ont été ajoutés à la solution et ajustés à pH 3,0. Le traitement a ensuite été poursuivi à 50°C pendant 10 minutes. Les espèces de peroxyde d’hydrogène restant en solution ont été complètement réduites avec des ions sulfites dans l’environnement acide. Enfin, après un refroidissement progressif, les échantillons prélevés dans la solution ont été rincés à l’eau et séchés à l’air.

En utilisant de l’hypochlorite de calcium, facile à décomposer par rapport au DCCA, le but est atteint et le problème de jaunissement provoqué par la chloration est également résolu. Si l’on compare la quantité de chlore utilisée dans le procédé MEFT avec le DCCA, elle diminue de 3,0% à 2,4%, ce qui signifie la réduction de 20% du chlore efficace. En appliquant le procédé MEFT, d’excellentes propriétés d’antigel et de poignée en tissu ont été conférées aux tissus de laine sans changement perceptible de la résistance à la rupture, de la blancheur et de la capacité de coloration. D’autres propriétés, telles que l’hydrophilie, la détartrabilité et la douceur, sont comparables aux autres processus, tels que la chloration (Mori et Matsudaira, 2013).