Brevet FR2011152A1 — publié le 19700227

La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil pour la fabrication de tissus non tissés. Les tissus non tissés sont des produits connus. Ces tisç sus ont été formés dans le passé à partir d'une large variété de 5 matières en fibres, notamment des fibres de coton, de lin, de bois, de soie, de laine, de jute, d'amiante, âe ramie, de "chiffons" ou d'agave, les fibres minérales telles que le verre; les fibres artificielles, comme la rayonne viscose, la rayonne cuproammoniacale, 1'éthylcellulose ou l'acétate de cellulose; des fibres synthétiques 10 telles que les polyamides notamment le Nylon, les polyesters, les pôlyoléfines telles que le polyéthylène, les polymères de chlorure de vinylidène, tels que le nSaran,B,le chlorure de polyvinyle, le polyuréthanne, etc., seules ou en combinaison l'une avec l'autre. 15 Les procédés pour la fabrication de tissus non tissés dans le passé ont généralement fait appel à des opérations nombreuses, coûteuses et exigeant beaucoup de temps. Pour fabriquer des tissus non tissés à partir de matières synthétiques, par exemple de rayonne viscose, de polyéthylène, etc., le procédé comprend gé-20 néralement des opérations de fabrication de fibres, c'est-à-dire la filature du monofilament, le blanchiment, le lavage, etc., éventuellement nécessaires et le découpage ou le hachage en fibros qui sont séchées et mises en balles ou conditionnées d'une autre manière pour être expédiées à l'utilisateur. D'ordinaire, les fi-25 bres sont déballées, nettoyées, "ouvertes" (c'est-à-dire traitées de façon à redresser toutes les fibres vrillées, courbées et/ou tordues) et cardées pour former une nappe continue. De préférence, les fibres individuelles de la nappe sont réparties au hasard de façon que la nappe ait une résistance mécanique égale dans tous 30 les sens. Les fibres sont alors liées de façon à former le tissu non tissé final. Les procédés de liaison . connus sont décrits dans l'ouvrage de Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", Volume 13, page 865 (1955*)» 35 Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé de fabrication d'un tissu non tissé, on porte une certaine longueur de matière plastique à structure cellulaire à sa température de durcissement-orientation et on étire la feuille conditionnée par la température sur une surface de façon à allonger les parois 1+0 des cellules de la structure cellulaire jusqu'à ce qu'elles se rom 69 20197 2011152 pent, formant ainsi tin tissu non tissé. Suivant un autre aspect de l'invention, un appareil pour le travail des matières plastiques tabulaires comprend une filière annulaire d'extrudeuse pour former un élément en matière plastique 5 tubulaire, un mandrin au voisinage de la filière de l'extrudeuse, le mandrin présentant tin cône tronconique vers la filière de l'extrudeuse et centré dans l'anneau de cette filière, le cône ayant une base dont le diamètre est plus important que l'anneau de la filière de l'extrudeuse, le mandrin présentant une partie cylin-10 drique de dimension externe égale à la base du cône et alignée sur celle-ci, reliée à la base du cône, s'étendant depuis la base de celui-ci et dans le même sens, l'extrémité de la partie cylindrique la plus distante du cône ayant un bord aplati, le changement de dimension de la partie cylindrique à partir de la base du 15 cône vers cètte partie éloignée étant un changement de dimension ininterrompu pratiquement uniforme, et un dispositif au-delà du mandrin pour étirer l'élément en matière plastique tubulaire sur le mandrin. Le tissu non tissé obtenu par le procédé et l'appareil 20 de l'invention est constitué d'une feuille continue de matière plastique avec une structure de fibrilles ramifiées sur la longueur et la largeur du tissu, l'orientation des fibrilles se présentant à la fois dans le sens longitudinal et transversal du tissu. Ce tissu non tissé présente de préférence une capacité de retrait 25 d'au moins 25$ dans les deux sens lorsqu'il est soumis à des conditions de température élevée suffisantes pour relâcher l'orientation. De préférence, le retrait longitudinal est d'au moins 50$. Le tissu non tissé est pratiquement exempt de fibrilles qui se recouvrent mutuellement.' 30 Des formes de l'invention données à titre d'exemple se ront décrites avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: Fig. 1 est une vue schématique d'une forme d'appareil représentant l'extrusion de la matière plastique cellulaire, son orientation et sa rupture tandis qu'on la tire sur un mandrin; 35 Fig. 1A est une représentation schématique du mandrin de la Fig. 1 à échelle réduite vue du côté large du mandrin; Fig. 2 est une microphotographie d'une partie du tissu -échantillon 1 de l'exemple 1; Fig. 3 est une microphotographie d'une partie du tissu -J+0 échantillon 2 de l'exemple 1; 69 20197 3 2011152 Fig. îf est une microphotographie d'une partie du tissu -échantillon 3 de l'exemple lj Fig. 5 est une microphotographie d'une partie du tissu -échantillon ^ de l'exemple 3; 5 Fig. 6 est une microphotographie d'une partie du tissu - échantillon 5 de l'exemple 3; Fig. 7 est une microphotographie d'une partie du tissu -échantillon 6 de l'exemple Fig. 8 est une microphotographie d'une partie du tissu -10 échantillon 7 de l'exemple 5; Fig. 9 est une microphotographie d'une partie du tissu -échantillon 8 de l'exemple 6; Fig. 10 est une microphotographie d'une partie du tissu-échantillon 9 de l'exemple 7$ 15 Fig. 11 est une microphotographie d'une partie du tissu- échantillon 10 de l'exemple 7; Fig. 12 est une microphotographie d'une partie du tissu-échantillon 11 de l'exemple 8. L'invention est basée sur la découverte que des produits 20 semblables à des tissus non tissés par leur aspect et leur utilité peuvent être obtenus en extradant une composition therooplastique moussable pour former un élément cellulaire allongé,en allongeant" les cellules dans l'élément dans une mesure suffisante pour rompre au moins une grande partie des cellules individuelles et en re-25 froidissant l'élément obtenu à des températures inférieures au point de ramollissement du polymère. Dans une forme préférée qui rend possible de régler facilement l'uniformité du tissu non, tissé à des tolérances relativement étroites, la matière thermoplastique est extradée par une 30 filière annulaire dans une zone de pression réduite pour former un tube cellulaire sans soudure qui est étiré biaxialement en l'appliquant sur un mandrin d'un diamètre supérieur au diamètre du-tube à une vitesse suffisante pour rompre une partie importante des cellules individuelles du tube,formant ainsi une structure 35 poreuse analogue à une nappe qui ressemble à un tissu non tissé. La structure obtenue est refroidie, enlevée du mandrin et fendue, si on le désire, pour former une feuille. La pellicule ou le tube extrada peuvent varier entre de larges limites du point de vue épaisseur. L'étirage nécessai-ifO re pour rompre les cellules est d'autant plus important que la 69 20197 b 2011152 structure cellulaire est plus épaisse. Une pellicule ou un tube cellulaire préféré a de 0,025 à 1,3 iœn et, de préférence,de 0,13 à 0,51 mm d'épaisseur, et après étirage, une partie importante des cellules ont été rompues ou déchirées. Toutefois, un étirage trop 5 prononcé réduit la ténacité de l'élément non tissé obtenu semblable à un tissu. De préférence, la pellicule ou le tube cellulaire est étiré dans deux sens ou biaxialement. De préférence, la pellicule est étirée dans les deux sens au moins à deux fois, de préférence encore deux à dix fois, sa dimension initiale. Lorsqu'on 10 travaille suivant les procédés décrits en détail ci-après, il est généralement nécessaire d'orienter plus fortement dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, généralement de deux à dix fois plus fort dans le sens longitudinal. Dans le contexte de la présente description, "tempéra-15 ture de durcissement" désigne une température à laquelle une matière polymère cesse de s'étirer en tant que pellicule mais se divise en laissant une rupture. Cette température est généralement voisine d'une- température à laquelle un degré significatif de cristallisation ou de recristallisation se produit pour le po-20 lymère cristallin et,pour les polymères non cristallins3d'une température à laquelle une proportion significative de la matière se trouve à la température de transition verre de la matière ou en dessous de celle-ci. La "température d'orientation" désigne une température à laquelle un degré significatif d'orientation se 25 présente et le "point de durcissement-orientation" ou "température de durcissement-orientation" est line température à laquelle les deux conditions existent dans une mesure significative ou plus exactement la température présentant ces caractéristiques et qui fournit un tissu non tissé décrit dans la présente invention. 30 Se référant aux dessins, la Fig. 1 illustre tin schéma représentant une forme d'appareil pour la préparation de matières très poreuses non tissées semblables à des tissus. Dans cette forme, on a représenté une composition cellulaire homogène 20 préparée à l'avance, par exemple en barattant dans un mélangeur (nonre-35 présenté) et en faisant passer dans une trémie 21 qui alimente une extrudeuse classique 22. Une vis 23 est prévue dans l'extrudeuse 22 pour travailler et faire avancer la composition ou le mélange 20 de la trémie d'entrée 21 à l'extrémité de sortie de l'extrudeuse et par la filière annulaire 2h. L'extrudeuse et la filière annu-*t0 laire peuvent être chauffées de façon appropriée, par exemple par 69 20197 5 2011152 des appareils de chauffage à bandes du type à résistances électriques commandés par des circuits électriques excités par des sondes à thermo couple s placées dans les parties métalliques. En général, la pression à l'intérieur des extrudeuses maintient le po-5 lymère à l'état non moussant jusqu'à ce qu'il sorte'de la tête de la filière. Ceci n'est cependant pas essentiel à condition que la structure cellulaire mousse soit présente dans le produit extrudé. La structure cellulaire est nécessaire dans le produit extrudé fondu parce que cette structure sépare le polymère immédiatement 10 avant l'étirage Diaxial et provoque un état d'ouverture ou de po-rôsité. Sans cela, il se formerait une pellicule ininterrompue. En général, il est préférable de maintenir le polymère à l'état non cellulaire jusqu'à sa sortie de la filière en maintenant une pression suffisante sur le polymère dans l'extrudeuse pour éviter 15 le moussage. De cette manière, au moment où le polymère sort de la filière, il pénètre dans une zone de pression réduite, normalement la pression atmosphérique, et commence immédiatement à se dilater en moussant par suite de la décompression des gaz formés par un agent de soufflage. 20 Un dispositif de refroidissement, l'anneau de refroi dissement 25, est prévu directement au voisinage des lèvres 26 de la filière 2b pour amener immédiatement la température du polymère de son point de ramollissement-extrusion à son point de durcissement-orientation. L'anneau de refroidissement 25,du type par 25 air,a tm orifice.de sortie continu 27 autour de sa périphérie intérieure et supérieure qui dirige de l'air-contre le polymère cellulaire 30 à sa sortie des lèvres 26. L'anneau d'air doit être placé en relation par rapport à la filière de façon qu'il ne refroidisse pas excessivement la filière,soit en dirigeant soigneu-30 sement les jets d'air sortant de l'anneau, soit en isolant la filière. On évite ainsi de gêner l'efficience de la filière. D'autres dispositifs de refroidissement pourraient être utilisés au lieu de l'anneau d'air, par exemple des jets d'eau. Il est généralement "nécessaire d'amener le polymère 35 presque à sa température de durcissement et presque aussitôt après sa sortie de la filière pour augmenter la viscosité du polymère de façon qu'il puisse être orienté fortement. Cette-forte orientation communique une grande ténacité à la feuille ou à la nappe de matière plastique. L'agent fluide qui frappe le tube en matiè-re plastique à sa sortie de la filière doit être à une température 69 20197 6 2011152 choisie pour provoquer cet état et la température spécifique nécessaire dépend des conditions de travail et, en particulier, de. la matière extradée'. Un mandrin pour le travail du tube est prévu à l'exté-5 rieur de la filière pour façonner, étirer et par conséquent orienter le tube à sa sortie de la filière. Le mandrin 31 a de préférence au moins deux fois les dimensions périphériques, des lèvres de la filière. En général, une configuration circulaire est préférable pour créer une matière uniforme à caractéristiques uni-10 formes. Cependant, dans les applications particulières, un mandrin avec une dimension périphérique inférieure ou une forme de mandrin différente de celle de l'orifice de la filière peut être préférable. Comme on peut le voir à la Fig. 1, le mandrin 31 est 15 refroidi en amenant de l'air de refroidissement par le conduit d'entrée 32 et l'air sort du mandrin par le conduit de sortie 33. Bien entendu, d'autres fluides tels que de l'eau ou de l'huile ou d'autres types d'agents de refroidissement peuvent être utilisés. L'air de refroidissement entre en contact avec la surface intérieu-20 re 3*f du mandrin pour refroidir la paroi du mandrin et amener ainsi la surface extérieure 35 du mandrin 31 à la température voulue. Bien entendu, si on le désire, différentes régions du mandrin peuvent être facilement refroidies et chauffées à différentes températures par exemple en utilisant des serpentins faisant circuler 25 des fluides à des températures différentes à l'intérieur du mandrin en contact avec la surface intérieure du mandrin 3b. Il est préférable que le mandrin soit aussi rapproché que possible de l'orifice de sortie de la filière sans cependant entrer en contact direct avec la filière de façon à entrer en contact avec le tube 30 aussitôt que possible et à favoriser son refroidissement. Le mandrin et la filière ne doivent généralement pas se transmettre la température directement (par contact direct). L'isolation ou l'espace vide assurant un effet isolant peuvent, être prévus entre la filière et les conduits de refroidissement, par exemple en 36. 35 Le mandrin 31 présente une partie supérieure en forme de cône M) pour façonner et orienter le tube 30 étiré sur le mandrin par les rouleaux pinceurs ^1 et h-2. La partie supérieure du mandrin est une surface de travail en forme de tronc de cône M) qui permet de rapprocher davantage les surfaces de travail du mandrin !t0 de la filière 24-. Le tronc de cône peut avoir une base elliptique 69 20197 7 2011152 ou même irrégulière 4-4- plutôt qu'une forme circulaire si on désire un type particulier de tissu dans un cas déterminé. Dans certains cas, le cône peut également avoir une forme de cône régulier et se terminer en pointe à son extrémité supérieure. 5 La partie inférieure 4-3 du mandrin 31 est un cylindre qui est aplati à son extrémité extérieure ou aval. L'extrémité amont de la partie cylindrique du cone a la même configuration et est complémentaire à la base du cône et jointe à celle-ci. Les dimensions du cylindre 4-3 peuvent s'écarter des dimensions complé-10 mentaires à la base du cône pour prendre la forme d'un bord extérieur aplati à la Fig. 1. Le cylindre diminue régulièrement d'une dimension élargie écartée en 4-4- où il se joint avec la partie de façonnage 40 à un bord aplati 4-5 qui prépare le tube soumis au travail a l'entraînement par les rouleaux pinceurs 4-1 et 4-2 sans 15 qu'il soit nécessaire d'utiliser les rouleaux étireurs habituels du type décrit dans le brevet américain n° 3.260.776 qui ont été si souvent nécessaires dans le passé. Le mandrin particulier utilisé a une configuration circulaire en 4-4- et est aplati à son extrémité inférieure 4-5, le passage de la dimension circulaire à la 20 dimension plate étant un changement de dimension uniforme ininterrompu appliqué à un cylindre régulier de dimensions uniformes. Cependant, dans des cas particuliers, il peut être désirable d'utiliser un mandrin présentant, par exemple, une surface ondulée à l'endroit où il change de dimensions pour traiter le tissu en 25 le soumettant à des tensions et des relâchements tandis qu'il est attiré sur la surface du mandrin. Cette surface ondulée peut être utilisée pour réduire le frottement inhérent à la traction du tissu sur la surface du mandrin. L'engagement par frottement du tube de matière plastique 30 entraîné sur le mandrin dans la forme pré-30 férée représentée à la Fig. 1, étire d'abord le tube à ses dimensions désirées et le travaille ensuite pour produire le tissu non tissé en coopération avec les forces d'étirage, puis façonne ou aplatit le tube pour lui donner une forme plate et lui permettre de passer entre les rouleaux pinceurs et de s'enrouler sur le rouleau d-e 35 stockage 50• Pour l'application du procédé, on utilise tout d'abord une matière plastique présentant une structure cellulaire fortement divisôe. Cette matière plastique est de préférence obtenue en mélangeant une matière plastique avec un agent de moussage, 4-0 tel qu'un agent de soufflage qui est normalement gazeux à tempé 69 20197 8 2011152 rature élevée. En chauffant alors la matière plastiqué en mélange avec l'agent de soufflage dans une zone limitée à une température supérieure au point de ramollissement de la matière plastique et en supprimant la pression exercée sur la matière mélangée, on ob-5 tient une structura cellulaire. Dans une forme préférée opération est exécutée en mélangeant une matière plastique noru,a-lement solide avec un agent de soufflage dans une zone délimités à une température supérieure av. point de ramollissement du polymère et à uns pression élevée suffisante pour éviter la d_; .'.station 1C de 1;agent de soufflage, puis en extradant le mélange par ".me filière annulaire dans une région de pression réduite pour former une structure cellulaire de forme tubulaire. Une structure de matière plastique cellulaire fortement divisée est alors obtenue à une température supérieure à sa tem-15 pérature de durcissement-orientation. • La température de la structure cellulaire est alors réglée à la température de durcissement-orientation et la structure cellulaire est étirée en la tirant sur la surface façonnée. Le degré d'étirage est tel à cette leiupéra-iiire aue la structure cellulaire de la mousse est rompue o'fc-carûs un tissu non tissé. Les dimensions et les caractéristiques 6a frottement de la surface façonnée et la vitesse à laquelle la ".aatière plastique cellulaire est attirée sur sa surface 4e même que la vitesse d'extrusion et d'entraînement à l'écart de la filière d'extrusion doivent être mises en rapport pour rompre les 25 cellules et obtenir le tissu non tissé désiré. En pratique dans le procédé préféré le tube de matière plastique mou est entraîné à l'écart de la filière et ses dimensions transversales sont augmentées par le mandrin à une vitesse qui provoque un surétirage et amincit la plupart des parois des 30 cellules, rompant celles-ci. Les fibrilles laissées entre les cellules sont alors encore orientées et réparties au hasard lon-gicudinalement et transversalement tandis qu'elles sont entraînées sur les surfaces de travail du mandrin. De cette manière,dans la forme préférée, la matière 35 plastique est extrudée sous la forme d'un élément tubulaire, puis attirée sur un mandrin à l'extérieur de la filière d'extrusion. Le mandrin a une dimension périphérique supérieure à celle de la section transversale du tube. Cette dimension plus importante sert à plusieurs fins. Elle procure la résistance à la force d'étira-ifO ge nécessaire pour étirer le tube latéralement ou transversalement bad original 9 69 20197 2011152 et également retient le tube de façon qu'aux grandes vitesses d'étirage, le tube ne soit pas arraché de la filière, répartissant les forces d'étirage entre la surface de travail du mandrin et l'entraînement du tube à l'écart de la filière. Le tube résiste à 5 son entraînement à l'écart de la filière plus rapidement que la vitesse d'extrusion. L'étirage du tube sur un mandrin de forme circulaire procure un tissu de caractéristiques plus uniformes dans toutes ses dimensions. D'autres formes procureraient des caractéristi-10 ques spéciales et, bien entendu, d'autres formes pourraient #tre utilisées pour obtenir pratiquement les mêmes caractéristiques que le mandrin circulaire. Pour obtenir une transition graduelle dans le diamètre du tube, le tube est étiré sur un tronc de cône formé à la partie 15 supérieure du mandrin." La première section ou section conique du mandrin a une extrémité supérieure plane pour qu'on puisse placer le cône directement à la sortie de la filière et que le tube soit naturellement à une température élevée et pour assurer un bon réglage de la température depuis la température d'extrusion jusqu'à 20 la température de durcissement-orientation. Ce réglage fin est assuré parce-que l'espace entre l'endroit-où le tube quitte la fi--lière- et son engagement avec le mandrin est réduit. Le tube est refroidi à sa sortie de la filière en dirigeant de l'air froid sur le tube. La courte distance entre la filière et le mandrin donne 25 moins d'occasions aux conditions ambiantes d'affecter le tube. En outre, l'espace requis pour le fonctionnement de l'appareil est réduit en utilisant le tronc de cône plutôt qu'un cône pointu. Le tube est étiré à son diamètre préféré et allongé dans la mesure désirée sur le mandrin. Au moment où le tube quitte la 30 partie la plus large ou atteint la dimension périphérique la plus importante du mandrin, le tube est attiré sur une surface façonnée du mandrin pour assurer son aplatissement en un élément à deux couches qui est entraîné par les rouleaux pinceurs.. Les rouleaux pinceurs procurent la force d'étirage pour attirer le tube sur la 35 surface du mandrin. Au moins un des rouleaux pinceurs est entraîné. Des rouleaux pinceurs^ la pellicule est accumulée sur une bobine de stockage 50. Bien entendu, d'autres moyens pour étirer la pellicule sur le mandrin peuvent être utilisés. Chose surprenante, on a trouvé qu'à mesure que la vites-l+O se ,d'étirage est réduite la nappe devient plus grossière et moins 69 20197 10 2011152 fibreuse. Bien entendu, si l'on réduit la vitesse d'entraînement au-delà d'un point déterminé, n'importe quelle matière revient entièrement à l'état de feuille ou de tube cellulaire qu'elle présentait à l'origine. Dans le cas d'une matière telle que le po-5 iypropylène, on a trouvé qu'un étirage de moins de 1,50 m par minute sur un mandrin produit un tissu relativement grossier et irrégulier avec de grandes régions ouvertes, comme on peut le voir par exemple, à l'échantillon 3 où le mandrin est au moins deux fois plus gros que le tube extrudé. De préférence, le mandrin 10 doit avoir de deux à quatre fois la dimension périphérique du tube extrudé et le taux d'étirage doit être de préférence de 6 à 90 mètres/minute. Dans certains cas, un taux d'étirage plus important peut même être désirable. On a observé que l'aspect cellulaire est d'autant plus fin pour une dimension de mandrin déterminée que 15 la vitesse, d'étirage est plus grande. Bien entendu, il existe un point où le tissu se déchire naturellement par suite de l'amincissement excessif du tissu non tissé et du fait que la ténacité n'est plus suffisante pour assurer sa cohérence. Pour un tissu à pores fins,une vitesse élevée sur un gros mandrin est préférable jusqu'au 20 point où le tissu devient si mince qu'il n'a plus une ténacité suf-sisante pour assurer sa cohérence. Le tissu à pores fins est généralement le tissu le plus désirable. On a également découvert qu'en général pour des matières telles que le polypropylène la structure du tissu non tissé est 25 d'autant meilleure et plus uniforme que la viscosité de la matière extrudée est plus basse et la viscosité de la matière au moment de l'orientation plus élevée. En- d'autres mots et dans les limites imposées par la ténacité, le tissu non tissé sera d'autant plus uniforme que l'indice de fusion de la matière sera plus élevé. 30 II est généralement nécessaire de refroidir rapidement le produit extrudé tubulaire avant que ne se produise un étirage ou un entraînement important de façon que le tube puisse encore aug^tenter de viscosité ce qui est nécessaire pour obtenir une orientation élevée. Une des caractéristiques du polypropylène est une ténacité 35 élevée après orientation. Ce polymère et d'autres polymères à haute ténacité conviennent donc mieux pour la formation des fibres que ceux qui ne présentent qu'une faible ténacité. La présence d'agents étrangers qui peuvent provoquer la recristallisation à une vitesse plus grande produit en général une nappe moins unifor-1+0 me. Les matières à faible vitesse de recristallisation produisent 69 20197 ii 2011152 des nappes fibreuses plus uniformes. Il est généralement préférable que la matière reste aussi molle que possible tandis qu'elle est refroidie et orientée. . La gamme de refroidissement pour le mandrin peut être inférieure à la température de durcissement du 5 polymère mais certainement pas supérieure à celle-ci. Revenant au tissti non tissé produit par le procédé de l'invention, ce tissu est constitué d'une feuille de matière plastique extradée de façon continue présentant une structure de fibrilles continues ramifiées sur toute sa longueur at sa largeur avec 10 orientation caractéristique des fibrilles dans le sens longitudinal et transversal du tissu. Le tissu a également un retrait d'au moins 25$ dans les deux sens lorsqu'il est soumis à une température élevée suffisante pour faire disparaître son orientation. De préférence, le retrait longitudinal est d'au moins 50^. Le tissu 15 présente de nombreuses ouvertures ou interstices et peut être épais ou fin et léger. L'invention est probablement basée en théorie sur les principes physiques suivants: cependant, elle ne doit être limités à cette explication du fonctionnement qui est uniquement des-2C tir.ee à faciliter la sospréliension de l'invention. A nesure que 1s produit a extrader est extradé et se transforme en me structure cellulaire, les parois des cellules acquièrent un état d'orientation plus élevé que le polymère entre les parois des cellules. Les parois des cellules,d'autre part,ne sont pas aussi épaisses 25 que la matière entre les cellules et par conséquent se refroidissent plus rapidement que la matière entre les cellules. De cette manière tandis que le tube extrudé est entraîné à l'écart de la filière les parois des cellules minces plus fortement orientées refroidies dépassent leur ténacité et se rompent. - Au moment de 30 la rupture, les parois des cellules ont probablement passé entièrement en dessous de leur point de durcissement. La matière entre les cellules est encore au-dessus du point de durcissement. Ces zones plus épaisses continuent à s'allonger et à s'amincir sous l'action de la force d'étirage tandis que la matière est sou-35 mise au refroidissement par l'atmosphère. Le travail d'allongement produit dé la chaleur qui facilite le maintien des zones plus épaisses au-dessus de leur point de durcissement tandis que les parois des cellules se rompent. Pour l'exécution du procédé, il suffit de former ou hO d'extrader le gel à des températures et/ou des pressions suffisan- BAD ORIGINAL 69 20197 2011152 tes pour assurer le moussage pratiquement complet de la composition moussante choisie sortant de l'orifice de la filière et, tandis que le tube extrudé est encore chaud,pour l'étirer suffi-sament pour faire éclater au moins une partie importante des cel-5 Iules individuelles dans la mousse pendant l'extrusion. Un moussage pratiquement complet peut 'être obtenu en utilisant des températures d'extrusion très élevées ou, si l'on craint la dégradation du polymère, en incorporant à la composition moussable une substance pour activer ou accélérer la libération 10 du gaz de moussage à de faibles températures. Des activateurs de moussage pour différents agents moussants sont connus dans la partie. A titre d'exemple, on peut citer différents sels métalliques et oxydes métalliques, par exemple le stéarate de plomb, le stéarate de zinc, l'oxyde de titane, la silice, etc. 15 L'invention est applicable à une large gamme de compo sitions moussables, notamment mais sans exclusivité,à des composi-tions moussables de chlorure de polyvinyle, polystyrène, polyuréthannes, polymères d'acétate de cellulose, polyamides, poly-carbonates et de nombreuses polyoléfines, telles que le polyéthy-20 lène (haute densité, densité moyenne et basse densité obtenus par -des procédés à haute ou basse densité et haute ou basse pression), polypropylène, poly(butène-l), poly(hexène-l), copolymères d'éthy-lène et de propylène, copolymères d'éthylène-butène et de nombreuses autres matières semblables. 25 Les compositions moussantes peuvent contenir un type approprié quelconque d'agent de soufflage ou d'agent moussant, qui produit ou fait produire une matière normalement gazeuse dans les conditions d'extrusion, notamment des agents de soufflage chimiquement ou physiquement décomposables. Des agents de souf-30 flage chimiques qu'on peut citer à titre d'exemple sont l'azobis-formamide (également appelé azobiscarbonamide), l'azobisisobuty-ronitrile, le diazoaminobenzène, le 5+, >+' -oxybis(benzènesulfonyl-hydrazide), le benzènesuifonylhydrazide, la N,N'-dinitrosopenta-méthylènetétramine, la trihydrazinosymtriazine, le p,p'-oxybis-35 (benzènesulfonylsemi-carbazide), l'azodicarbôxylate de baryum, le borohydrure de sodium et d'autres matières semblables. Des agents moussants physiques comprennent, sans limitation, des hydrocarbures liquides à bas point d'ébullition, par exemple l'hexane, le pentane, l'heptane, l'éther de pétrole, etc., différants fluoro-carbures, par exemple le dichlorodifluorométhane, le trichloro- 69 20197 13 2011152 fluorométhane, le 1,2-dichlorotétrafluoroéthane, etc., et d'autres matières. La composition moussable, en elle-même, ne'fait pas partie de la présente invention. Différentes compositions moussables 5 du commerce peuvent être utilisées. Si on le désire, la composition moussable peut être préparée et extrudée suivant l'invention en une seule opération continue. Le polymère thermoplastique organique synthétique particulier et l'agent de moussage particulier à utiliser dans le procédé dépendent principalement des propriétés 10 désirées du produit final. Les températures et pressions utilisées pour le mélange, l'extrusion et le moussage sont également connues* En général, la matière thermoplastique et l'agent moussant sont intimement mélangés, portés à une température supérieure au point de ramollissement de la matière thermoplastique 15 et supérieure à la température à laquelle l'agent de soufflage gazeux se forme sous pression élevée et dilatés à la pression atmosphérique. L'invention est illustrée par les exemples qui suivent où toutes les parties sont en poids. 20 EXEMPLE 1.- TJne composition moussable homogène est préparée en mélangeant à sec les matières suivantes pendant environ 15 minutes dans mélangeur du commerce : résine - 99 parties en poids de polypropylène d'un indice 2? d'écoulement de 1+ (polypropylène Shell 5520, 5 de la Shell Chemical Company) agent de soufflage - 1 partie en poids d'azobisformamide (Celogen AZÏM de la Naugatuck Chemical Co.; Les matières mélangées sont alors extrudées dans une extrudeuse normale pour polyéthylène (extrudeuse Dilts de 30 38,1 mm:l munie d'une filière avec une tête transversale de 89 mm et un espace libre de 2,5 mm. Le fût de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : zone postérieure 20*+°C zone intermédiaire 238 °C 35 zone antérieure 2l+3°C La filière est chauffée à 2l+3°C. La vitesse de la vis est de 15 tours/minute et la vis est entraînée par m moteur de 7 1/2 che- 2 vaux à 17 ampères, 25 volts. La pression est de 1 kg/cm et le débit d'extrusion de 26,6 g/minute. 1+0 Le mandrin est une structure refroidie par air formée 69 20197 1V 2011152 d'une tôle d'aluminium creuse représentée aux Figs. 1'et 1A, la partie inférieure étant façonnée à partir d'un cylindre de 25 cm de diamètre. Le cylindre est aplati à son extrémité inférieure et circulaire à son extrémité supérieure avec un changement de di-5 mension uniforme ininterrompu entre ses deux parties. La partie supérieure du mandrin est un tronc de cône présentant un plan circulaire à son sommet, d'un diamètre de 76 mm. Le diamètre à la base du cône est de 25 cm et sa hauteur de 5?1 cm avec des côtés uniformes ininterrompus. La hauteur totale du mandrin est de 10 51 cm. Le mandrin est centré en dessous de la filière avec le sommet du tronc de cône approximativement à 13 mm en dessous de la tête de la filière. Le produit extrudé entre en contact avec la surface du mandrin à peu près à 2,5 cm au-dessus du point de jonction du cône et du cylindre. Le mandrin est refroidi par air 15 et la température est maintenue pratiquement constante à 24-°C encours de fonctionnement par de l'air de refroidissement amené aux surfaces intérieures du mandrin, comme représenté à la Fig. 1. Un anneau de refroidissement est prévu, comme représenté à la Fig. 1, et entoure la filière immédiatement en dessous de 20 son ouverture de sortie. L'anneau de refroidissement présente une sortie d'air continue au bord supérieur de sa paroi intérieure d'environ 1,5 mm. Le diamètre intérieur de l'anneau de refroidissement est de 12,7 cm et l'orifice de sortie d'air est pratiquement au niveau de la filière de façon que l'air frappe le tube extrudé 25 à. sa sortie des lèvres de la filière. De l'air comprimé ordinaire dans des conditions ambiantes d'environ 21°C est fourni à une p pression de 6,3 kg/cm à l'anneau d'air. Des rouleaux pinceurs sont prévus en dessous du mandrin et ces rouleaux entraînent le produit extrudé à l'écart de la fi-30 lière et l'attirent sur la surface du mandrin. La vitesse des rouleaux pinceurs est variable. Une bobine de renvidage est prévue au-delà des.rouleaux pinceurs pour renvider la matière traitée. Le tissu tubulaire non tissé n'est pas fendu. Lors du procédé de l'exemple 1, on prélève 35 trois échantillons fabriqués en faisant varier uniquement la vitesse d'étirage par les rouleaux pinceurs qui est de *f,75 mètres/minute pour l'échantillon 1 représenté à la Fig. 2; 3,50 mètres/minute pour l'échantillon 2 représenté à la Fig. 3 et 1,52 mètre/ minute pour l'échantillon 3 représenté à la Fig. M-. *+0 La conclusion tirée de l'exemple est que,et à mesure que la 69 20197 15 2011152 vitesse d'étirage est réduite, la nappe de tissu non tissé devient plus grossière et moins fibreuse et finalement la nappe se rapproche du produit extrudé cellulaire dont elle provient. EXEMPLE 2.- 5 Le procédé de l'exemple 1 est repris, niais l'anneau d'air de refroidissement n'est pas utilisé. La nappe formée se rompt. On en tire la conclusion qu'un refroidissement rapide du produit extrudé au cours de l'opération d'étirage est essentiel 10 dans les conditions utilisées et pour les matières plastiques choisies. EXEMPLE On reprend le procédé de l'exemple 1, mais on ajoute à la composition au début du mélange à sec, 1,5 partie en poids 15 d'un épaississant, une silice calcinée présentant un rapport de surface de 200 m2/g (Cab-O-Sil de la Cabot Corp.) et on réduit la quantité de résine à 97j5 parties. Le fût de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : zone postérieure 216°C 20 zone intermédiaire 260°C zone antérieure 260°C filière 27l°C Deux échantillons sont préparés en utilisant des vitesses d'étirage différentes. L'échantillon *+ représenté à la Fig.5 25 est étiré à 5j58 mètres/minute. L'échantillon 5 représenté à la Fig. 6 est étiré à 3 mètres/minute. La conclusion de cet exemple est que des particules finement divisées dans la matière polymère cellulaire fournissent une nappe moins uniforme. 30 EXEMPLE b.- On reprend le procédé de l'exemple l,mais la résine utilisée est le polypropylène d'un indice d'écoulement de 0,7 (polypropylène Shell 5220). On prépare un échantillon à une vitesse d'étirage de 5,75 mètres/minute. C'est l'échantillon 6 représen-35 "té à la Fig. 7. Le fût de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : zone postérieure 216°C zone intermédiaire 260°C zone antérieure 260°C kQ filière 27l°C 69 20197 16 2011152 La conclusion à tirer de cet exemple est que le polypropylène à viscosité élevée est une résine qui convient assez; mal pour le procédé,par opposition au polypropylène à faible viscosité qui fournit un tissu non tissé présentant des ouvertures plus 5 petites et davantage de fibrilles, EXEMPLE T.- On reprend le procédé de l'exemple 1, mais la résine est du polystyrène 150 de W.R. Grâce & Co. Le moteur est entraîné à 16 ampères, 25 volts et la pression est de 93 kg/cm** et le 10 débit d'extrusion de 42 g/minute. Le fût de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : zone postérieure 216°C zone intermédiaire 260°C zone antérieure 260°C 15 filière 27l°C On constate que les fibres ne peuvent pas être étirées lorsque l'extrudeuse travaille à cette vitesse d'extrusion inférieure dans les conditions de traitement existantes. La vitesse d'étirage utilisée est de 5j75 mètres/minute 20 et l'échantillon 7 produit est représenté à la Fig. 8. La conclusion tirée de cet exemple est que le polystyrène se transforme plus difficilement en une nappe que le polypropylène lorsqu'on utilise le procédé de l'invention et les conditions de traitement décrits. On n'obtient qu'une nappe disconti-25 nue parce que la matière ne peut être étirée transversalement dans la même mesure que le polypropylène. Un mandrin d'un diamètre inférieur serait nécessaire pour former une nappe continue en utilisant le procédé et les conditions décrits. EXEMPLE 6.- 30 On reprend le procédé de l'exemple 1, mais la résine est un polypropylène à indice de fusion élevé, 15 (le 582^ de ShellJ. Le moteur de l'extrudeuse fonctionne sous 16 ampères, 35 volts, la vis tourne à 25 tours/minute et la pression est de Q 100 kg/cm . La vitesse d'extrusion est de HO,5 g/minute. Le fût 35 de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : zone postérieure 201f°C zone intermédiaire 227°C zone antérieure 227°C filière . 251f°C VO La vitesse d'étirage utilisée est de 5?25 mètres/minute 69 20197 17 2011152 et on obtient l'échantillon 8 représenté à la Fig. 9. La conclusion à tirer de ce procédé est que le polypropylène à indice de fusion élevé fournit une nappe relativement supérieure présentant des interstices plus petits et des fibres plus 5 fines. EXEMPLE 7.- On reprend le procédé de l'exemple 1, mais la résine est le polypropylène d'un indice d'écoulement de *+ obtenu d'une source différente (Profax 6^20 de Hercules Chemical Co.J. L'agent de 10 soufflage dans l'échantillon 9 est présent à raison de 1 partie en poids et dans l'échantillon 10 de 2 parties en poids. Trois parties en poids sont essayées mais la formation de la nappe est insuffisante et on ne conserve pas l'échantillon. Le fat de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante : 15 zone postérieure 207°C zone intermédiaire 227°C zone antérieure 227°C filière 25lf°C La vitesse de la vis est de bj tours/minute. Le moteur tourne à 20 17)5 ampères, 55 volts. La pression n'est pas enregistrée et le débit de l'extrudeuse est de 89,5 g/minute. La vitesse d'étirage utilisée est de 5*62 mètres/minute. L'échantillon 9 est représenté à la Fig. 10 et l'échantillon 10 à la Fig. 11. 25 La conclusion à tirer de cet exemple est qu' une teneur inférieure à 1% en agent de soufflage (azobisformamide) fournit un tissu non tissé de qualité relativement supérieure à celle d'un tissu obtenu avec plus de 1% d'agent de soufflage (azobisformami-de) en utilisant le procédé et les conditions de traitement dé- . 30 crits. EXEMPLE 8.- On reprend le procédé de l'exemple 1, mais la proportion de résine polybutène-l (BB13 de .Mobil Chemical) est réduite à 97 parties. Trois parties de l'agent de soufflage sont uti- ■ 35 Usées. Le fût de l'extrudeuse est chauffé de la manière suivante: zone postérieure 201f°C zone antérieure 201f°C La filière est chauffée à 177°C. Un mandrin plus petit mesurant 17,8 cm à la base du cô-MD ne est utilisé. Le mandrin a la même configuration que dans 69 20197 18 2011152 l'exemple 1. La conclusion à tirer de cet exemple est que la matière obtenue présente une structure fibreuse extrêmement fine. Le po-lybutène-1 a une vitesse de recristallisation relativement faible 5 comparé au polypropylène. POUR LES REFERENCES DU MEMOIRE DESCRIPTIF RElïVOTAlT AUX FIGURES 2 A 12 LES PLANCHES II/12 A XIl/12 DEPOSEES AU DOSSIER PEUVENT ETRE CONSULTEES Jl L'INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIETE INDUSTRIELLE . 69 20197 « 2011152 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un tissu non tissé* caractérisé en ce qu'on porte une pièce ou nappe de matière plastique ayant une structure cellulaire à sa température de durcissement et d'orientation et qu'on étire ladite nappe 5 maintenue à une température appropriée au contact d'une surface afin d'étirer les parois des cellules de ladite structure cellulaire jusqu'à ce qu'elles se rompent de façon à obtenir ainsi ledit tissu non tissé. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que ladite pièce de matière plastique est un tube façonné par extrusion, ledit tube étant refroidi à sa tempéra» ture d'orientation et de durcissement par refroidissement à partir de sa température d'extrusion. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé 15 en ce que ledit tube est étiré sur un mandrin ayant une section transversale d'aire supérieure à l'aire de la section transversale intérieure du tube en matière plastique et une extrémité sensiblement conique orientée vers l'amont afin d5 étirer les parois des cellules de la structure cellulaire 20 jusqu'à ce qu'elles se rompent de façon à obtenir ledit tissu -non tissé. k - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube en matière plastique est refroidi en projetant un fluide contre ledit tube lorsqu'il sort de la 25 filière utilisée pour le façonnage dudît tube. 5 - Procédé selon la revendication 4* caractérisé en ce que ledit mandrin comprend une extrémité tronconique placée à proximité immédiate de la filière, le tube en matière plastique étant étiré sur ladite extrémité du mandrin. 30 6 - Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce que l'élément tubulaire plastique est encore refroidi au contact du mandrin muni d'un système de refroidissement Interne, ledit élément tubulaire est entraîné en aval de la filière sur le mandrin par une paire de rouleaux entraîneurs 35 disposés en aval du mandrin, ledit élément tubulaire est étiré par une tête de mandrin tronconique à base circulaire, puis 69 20197 ao 2011152 il est aplati par une partie de mandrin cylindrique en aval de ladite bas§ qui présente un bord aplati à son extrémité aval, la périphérie externe du cylindre subissant un changement de dimension continu pratiquement uniforme, ce qui 5 permet de guider uniformément la feuille tubulaire plastique complètement étirée à l'état tendu, de l'aplatir et de la faire passer directement une fois aplatie entre les rouleaux entraîneurs. 7 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, 10 caractérisé en ce que le tube extrudé en matière plastique est formé en mélangeant tout d'abord une matière polymère thermoplastique normalement solide et un porogène qui dégage un gaz à température élevée, en chauffant le mélange dans une zone restreinte à une température supérieure au point 15 de ramollissement du polymère et sous une pression élevée suffisante pour empêcher la dilatation du gaz dégagé par le porogène, en extrudant le mélange à travers une filière annulaire vers une zone sous pression réduite de façon à former ledit tube à structure cellulaire. 20 8 - Tissu non tissé obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit tissu est constitué par une nappe continue de matière plastique ayant une structure fibrillaire ramifiée continue dans le sens de la longueur et de la largeur dudit tissu, 25 lesdites fibres étant orientées dans le sens de la longueur et de la largeur dudit tissu. 9 - Tissu non tissé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il subit un retrait supérieur à 25 % dans les sens de sa longueur et de sa largeur quand il est soumis à une 30 température élevée suffisante pour supprimer ladite orientation, ledit tissu étant pratiquement exempt de fibres unitaires se chevauchant. 10 - Tissu non tissé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le retrait longitudinal est'supérieur ou égal 35 à 50 %. 11 - Appareil pour traiter des matières plastique^ tubulaires, comprenant une filière d'extrusion annulaire pour la réalisation d'un élément plastique tubulaire, un mandrin 69 20197 21 2011152 disposé contre cette filière,comportant une pièce tronconique dirigée vers la filière, ayant le même axe que ïa partie annulaire de cette dernière, dont la base a un diamètre supérieur à celui de la partie annulaire de la filière, cette pièce tron-5 conique est raccordée en aval à une partie cylindrique de di-menion extérieure égale à celle de la base de ladite pièce tronconique, ladite partie cylindrique étant dans l'alignement de ladite pièce tronconique qu'elle prolonge à partir de sa base, l'extrémité du cylindre opposée au tronc de cône présente 10. un bord aplati, le changement de dimension de la partie cylindrique de la base de la pièce tronconique à ladite partie opposée s'effectuant de manière pratiquement urfforme et continue, ainsi qu'un dispositif en aval du mandrin pour entraîner ledit élément tubulaire plastique sur le mandrin. 15 12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la base dudit cône est circulaire et que le mandrin est refroidi intérieurement. 13 - Appareil selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce que lesdits moyens techniques pour étirer le tube 20 en matière plastique sur ledit mandrin comprennent deux cylindres d'entraînement et en ce que le bord aplati dudit mandrin se trouve très près de l'intervalle entre les cylindres d'entraînement pour introduire le tube aplati en matière plastique directement dans l'intervalle desdits cylindres.