Brevet FR2090303A1 — publié le 19720114

1. 2090303 La présente invention concerne un procédé de préparation d'une matière fibreuse non tissée volumineuse telle qu'un papier. Dans la préparation d'une matière fibreuse non tissée volumineuse, ou gonflée suivant son épaisseur^ à partir de mélanges 5 de fibres cellulosiques et de fibres synthétiques il est essentiel de réaliser une certaine union entre les différents types de fibres . Il serait souhaitable d'utiliser des fibres synthétiques ondulées ou crêpelées dans le mélange, car de telles fibres amé-10 lioreraient l'enchevêtrement et l'union lors de la fabrication de la matière, ainsi que sa résistance à l'état humide,:. Cependant en pratique^ on constate que si on utilise des fibres synthétiques ondulées pour fabriquer une matière fibreuse non tissée volumineuse en utilisant les procédés classiques de 15 fabrication du papier par mise en feuilles à l'état humide,, il est très difficile d'obtenir une dispersion régulière des fibres synthétiques ondulées, si on n'utilise pas des solvants ou des agents dispersants coûteux. Pour résoudre ces problèmes, il est connu de préparer line 20 matière fibreuse non tissée volumineuse en formant un tissu oonte-nant des fibres cellulosiques et des fibres synthétiques à ondulation potentielle, puis de chauffer le tissu pour révélé!1 l'ondulation potentielle des fibres synthétiques. Normalement, les fibres synthétiques à ondulation potentielle 25 sont des fibres en deux parties, les deux parties étant disposées sous forme d'une gaine et d'une âme ou côte-à-côte et constituées de polymères chimiquement identiques, par exemple d'une poiyolé-fine, d'un polyamide ou dsun polyester, ayant des propriétés physiques différentes telles que le point de ramolissement^ et le 30 rétrécissement sous l'effet de la chaleur à des températures inférieures au plus bas point de ramollissement des deux polymères » IoC.I. Fibres Limited fournit une telle fibre synthétique à ondulation potentielle sous la dénomination commerciale d'"Hetcrofil". Cependant, l'utilisation de fibres synthétiques à ondulation 35 potentielle comme précédemment décrit n-3 demie pas tou.jours des résultats parfaitement -satisfaisants lorsque le tissu est formé à partir d'une suspension aqueuse de fibres cellulosiques et de fibres synthétiques à ondulation potentielle* avec une .machine à papier classique. Une des raisons en est que les fibres du mé-40 lange sont en contact intime lors du séchage au tissu et.de la 71 190Cj 2090303 ?-'vé.lafcion de l'ondulation notent 1 e.i '• fibres et Que ce contact crée une rési3t«=!rrte w rétrécissement du tissu, ce qui limite son gonflement, le procédé, selon l'invention ce préparation d'une matière 5 fibreuse non tissée volumineuse- rsoneiste à former et h essorer une couche d'une suspension mise à l'état de mousse de libres cellulosiques et de fibres synthétique? à ondulation potentielle,, à sécher la couche lorsqu'elle est essorée, et à révéler l'ondulation potentielle de?? fibres -«"Tîtbétiau.es alors que la couche 10 repose sur un support sans que le rétrécissement soit pratiquement gênéo On prépare de préférence 1«> suspension mise à l'état de mousse selon le procédé décrit dms le brevet Grande -Bretagne No.. 1,129 «757 = 1? L'utilisation d'une suspension de fibres à l'état de mousse a l'avantage de donner à la couche une structure lâche si bien que le gonflement de la couche par révélation de l'ondulation potentielle des fibres synthétiques est. moindre que lorsqu'on utilise une suspension aqueuse classique. Ceci constitue un 20 avantage particulièrement important lorsque les fibres cellulosiques sont constituées par de la "âte de bois ayant un pouvoir agglutinant élevé. On peut utiliser comme fibret cellulosiques des fibres de pâte à papier à base de bois que"!conquis mais si or utilise des ?-5 fibres de pâte à papier à base de bois à fort pouvoir agglutinant, telles oue des fibres de pâte "Kraft", on devra utiliser- un pourcentage pondéral élevé de fibres synthétiques, par exemple plus :le 50 Ceci est nécessaire oour que les forces créées lors le 3a révélation de l'ondulation potentielle des fibres synthétise que-? «oient euffisamment élevée1; pour vaincre l'effet de freinage des fibres de cellulose et permettre au gonflement de se produire * suite, si on utilise un pourcentage pondéral faible de synûlc-'''ques., par exemple ''soins de 30 %, les fibres de 33 pâtt l vrv?s. de bois ne devront mn avoir un pouvoir agglutinant i mnr"-)! 'eut par exemple le des fibres de pâte d'alfa » r\ y> r port nécessaire à la o-'-u-jfce, qui ne gene pratiquement pr.s le rétrécissement, iorsquf en .1 ibère 1 ' ondulation potentielle 40 des fibres synthétiques,, peut êtr" constitué par une surface lissc 71 19003 3 2090303 en métal ou en polymère, par exempta en palytétrafluoroéthylène,. ou par un support à couche d'air. Le support nécessaire peut également être constitué par des templets ou tendoirs saisissant les bords de la couche et placés par exemple de façon convergen-5 te, pour permettre le rétrécissement de la couche. On peut unir les flores à ondulation potentielle précédemment décrites en les chauffant au contact l'une de l'autre, à une température supérieure au point de ramollissement le plus bas. A condition de ne pas chauffer les fibres à une température 10 supérieure au point de ramollissement le plus élevé, la partie ayant le point de ramollissement le plus élevé de chaque fibre conserve sa forme et constitue un renforcement si bien que la continuité et les résistances individuelles des fibres réunies sont conservées. 15 Le séchage de la couche, libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, et on peut réaliser l'union des fibres synthétiques soit ensuite soit simultanément. Par exemple, on peut sécher la couche à une température inférieure à celle nécessaire pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthéti-20 ques, puis chauffer à nouveau pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, puis finalement chauffer à nouveau à la température nécessaire pour unir les fibres de la couche. Sinon on peut sécher la couche à la température nécessaire pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, puis 25 chauffer à nouveau à la température d'union des fibres synthétiques ou réaliser le séchage de la couche, la libération de 1!" ondulation potentielle des fibres synthétiques et l'union des fibres de la couche en une seule opération en chauffant initialement la couche à la température nécessaire à l'union des fibres 30 de la couche. Les pourcentages préférentiels en poids de fibres, des fibres de la. suspension aqueuse à 1 'état de mousse utilisés dans le procédé de l'invention sont compris entre 80 et 20 fo pour les fibres cellulosiques, et 20 es 80 % pour les fibres synthétiques 35 à ondulation potentielle. On peut facilement mettre ces suspensions sous forme d'une couche sur la toile d'une machine à papier classique Fourdrinier. On peut unir la matière produite selon le procédé de l'invention selon un motif par action locale de la chaleur et de la 40 pression, par exemple en pressant la matière entre des plaques 71 19003 4 2090303 chauffées, dont une au moins comporte le motif en relief désiré. Sinon, on peut faire passer la matière entre des cylindres chauffés portant des motifs en relief, dans une presse à gaufrer, ou presser la matière entre des courroies continues comportant un 5 motif, par exemple des courroies en toile métallique, au moyen de cylindres chauffés. Lorsqu'elle est unie selon un motif, la matière a une bonne résistance et une bonne souplesse, et a une texture superficielle agréable. Si on le désire la matière obtenue selon le procédé de l'in-10 vention peut contenir des polymères ou d'autres liants introduits selon un procédé habituel quelconque, par addition dans le brqyeur, ou par saturation de la couche sèche avant ou de préférence après libération de l'ondulation potentielle des fibres synthétiques. On peut utiliser la matière obtenue selon le procédé de l'in-15 vention pour fabriquer des articles vestimentaires, draps ou couvertures de lit non réutilisables des doublures de vêtements, ou comme matière de base du cuir synthétique et des tissus d'automobile o L'invention est illustrée par les exemples suivants donnés 20 à titre purement explicatif mais nullement limitatif. EXEMPLE 1 On prépare trois mélanges de fibres synthétiques à ondulation potentielle entièrement en polyoléfine ayant un titre de trois deniers et mesurant 6 mm de long avec des fibres cellulosiques à 25 faible pouvoir agglutinant, dans des proportions pondérales respectives de 25 %, 50 % et 75 % de fibres synthétiques. On disperse séparément les trois mélanges dans une mousse aqueuse contenant 65 % d'air préparée à partir d'une solution à 0,2 % d'un agent tensio-actif approprié au moyen d'un appareil à 50 formation de mousse Denver, comme décrit dans le brevet britannique No. 1 129 757* On écrase et on essore en s'aidant du vide, sur la toile d'une machine "Frank" de fabrication de papier à la main des quantités ce chaque suspension aqueuse cor.tenant suffisamment de fibres pour réaliser une feuille de 20 cr de diamètre, o 35 pesant oO g au m1". On sèche alors chaque feuille cm utilisant un séchoir à tambour tournant Johnsons Modèle 75 à une température de S0°C. On chauffe alors certaines des feuilles sur une surface métallique lisse dans un four à 110"C, pendant deux minutes, et d'autres feuilles à une température de 125°C. 40 On compare les caractéristiques suivantes des feuilles chauf™ 71 19003 5 2090303 fées par rapport aux feuilles témoins non chauffées : Diamètre de la feuille Epaisseur de la feuille Drapé ou flexibilité (longueur d'une bande large de 2,5 cm 5 suffisante pour qu'elle plie de 45° sous son propre poids) Résistance à la traction d'une bande large de 3 cm Allongement à la rupture d'une bande large de 3 cm. Les résultats obtenus figuient dans le tableau 1 (voir page 6 ) • 10 EXEMPLE 2 On réalise trois mélanges de fibres synthétiques composites en polyolefine et polyester à ondulation potentielle longues de 19 «im ayant un titre de trois deniers avec des fibres cellulosiques à faible pouvoir agglutinant, dans des rapports pondéraux respec-15 tifs de 30 %, 45 % et 60 % de fibres synthétiques. On disperse séparément les mélanges dans une mousse aqueuse, contenant 65 % d'air, réalisée à partir d'une solution à 0,2 ^ d'un agent tensio-actif approprié au moyen d'un appareil générateur de mousse Denver, comme décrit dans le brevet britannique No. 1 129 757* On 20 écrase et on essore en s'aidant du vide, sur la toile d'une machine Frank de fabrication de papier à la main des quantités de chaque suspension aqueuse contenant suffisamment de fibres pour réaliser une feuille de 20 cm de diamètre, pesant 60 g au m » On sèche alors chaque feuille en utilisant un séchoir à tambour 25 tournant Johnsons Modèle 75 à une température de 80°C. On chauffe certaines des feuilles sur une surface métallique lisse dans un four à 90°C, pendant deux minutes, et d'autres feuilles à une température de 125°C. On compare les caractéristiques suivantes des feuilles chauf-30 fées par rapport aux feuilles témoins non chauffées : Diamètre de la feuille Epaisseur de la feuille ■Flexibilité (longueur d'une bande large de 2,5 cm suffisante pour qu'elle plie de 45° sous son propre poids) 35 Résistance à la traction d'une bande large de 3 cm Allongement à la rupture d'une bande large de 3 cm. Les résultats obtenus figurent dans le tableau 2 (voir page 7). 71 19UÛ3 6 2090303 31E Au Propriétés Diainètre J lù p 3. X £> iS Su V Flexi Résistan 1 Allonge \ mesurées bilité ce à. la ment à \.des feuil- (bande traction la rup Compo- Nies de 2,5 (bande de ture sition et cm) 3 cm) (bande traitement desX. de 3cm) feuilles (cm) (pm) (cm) (kg) 25$ de fibres à ondu lation potentielle - 75$ de fibres cellu losiques à faible pouvoir agglutinant non chauffée 20 305 3,3 0,01 1,2$ chauffée à 110°0 19,6 _J w* 5,6 0,14 5,6$ ! chauffée à 125°C 19,2 381 7A 0,23 10,4$ 1 50$ de fibres à ondu -| lation potentielle 50$ de fibres cellu losiques à faible pouvoir agglutinant non chauffée 20 305 2,0 trop fai trop ble pour faible être mesu pour rable être mesura ble chauffée à 110°C o 18., 5 3cl 7,6 0,19 14,5$ chauffée à 125 C 16,1 533 10,4 0,43 23,2$ i 75$ de fibres à ondu j 1 lation potentielle : : 25$ de fibres cellu i i losiques à faible j pouvoir agglutinant non ehauffJc 20 ... 2,5 trop fai trop ble pour faible être me pour surable être mesura ble shauffe-a à 110 °C 14,5 7,1 0,14 18,4$ 2hauffée à 125°C 13,2 889 7,9 0,70 32,7$ 10 15 20 30 55 40 71 19003 7 2090303 TABIEAU 2 Propriétés Diamètre Epaisseur! Flexi- Résistan Allonge mesurées Dilité ce à la ment des feuil- (bande traction Compo- ~\ies de2,5 (bande de 5 sition et cm) 3 cm) traitement des^\ feuilles (cm) (jum) (cm) icg/30mn ot 30$ de fibres à ondu lation potentielle 10 70$ de fibres à fai ble pouvoir aggluti nant non chauffée 20,0 306 3,6 trop fai trop fai ble pour ble pour 15 être me être me surable surable chauffée à 90°C 16,6 410 3,9 0,04 8,7 chauffée à 125°C 16,1 49 7,1 0,20 2,2 45$ de fibres à ondu 20 lation potentielle 55$ de fibres cellu losiques à faible pouvoir agglutinant non chauffée 0 •> 0 OJ 325 2,9 trop fai trop fai 25 ble pour ble pour être me 'être me surable surable chauffée à 90°C 13,6 610 5,1 0,05 12,8 chauffée à 125°C 13,5 710 8,7 0,35 6,5 30 60$ de fibres à ondu lation potentielle 40$ de fibres cellu losiques à faible pouvoir agglutinant 35 non chauffée 20,0 335 3,3 trop fai trop fai ble pour ble pour être me être me surable surable chauffée à 90°G ii,3 340 5,9 0,08 14,9 40 chauffée à 125°C >70 >11,0 0,37' 9,5 ii';n entor.cu, l'invention n'est- pas limitée aux exemples décrits ci-dessus, qui n'ont aucun caractère restrictif. 71 19003 6 2090303 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'une matière fibreuse non tissée volumineuse, selon lequel on forme et on essore une couche d'une suspension aqueuse mise à l'état de mousse de fibres cellulosiques et de fibres synthétiques à ondulation potentielle, on sèche 5 la couche lorsqu'elle est essorée, et on libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques alors que la couche repose sur un support sans que le rétrécissement soit pratiquement gêné. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques sont des fibres de pâte de bois. 10 3» Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de pate de bois ont un caractère fortement agglutinant, plus de 50 $ du poids des fibres étant constitué de fibres synthétiques . 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 15 les fibres de pate de bois sont des fibres d'alfa élevé et en ce que moins de 30 % du poids des fibres est constitué de fibres synthétiques. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support nécessaire à la couche, ne gênant 20 pratiquement pas le rétrécissement lorsqu'on libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, est constitué d'une surface métallique lisse. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support nécessaire à la couche, ne gênant 25 pratiquement pas le rétrécissement lorsqu'on libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques,. est constitué d'une surface polymère lisse. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface polymère lisse est en polytétrafluoroéthylène. 30 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support nécessaire à la couche, ne gênant pratiquement pas le rétrécissement lorsqu'on libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, est constitué par un dispositif à ccuche d'air» 35 9» Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support nécessaire à la couche, ne gênant pratiquement pas le rétrécissement lorsqu'on libère l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, est constitué par des tem-plets ou tendoirs qui saisissent les bords de la couche et sont 71 19003 9 2090303 disposés de façon à en permettre le rétrécissement. 10. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on chauffe la couche à une température supérieure au point de ramollissement inférieur des fibres 5 synthétiques mais inférieure au point de ramollissement supérieur des fibres synthétiques de façon à unir entre elles les fibres de la couche. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on sèche la couche à une température inférieure à celle néces- 10 saire pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthétiques, puis qu'on chauffe à nouveau pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthétiques et qu'on chauffe finalement à la "température nécessaire à l'union des fibres de la couche. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce 15 qu'on sèche la couche à la température nécessaire pour libérer l'ondulation potentielle des fibres synthétiques puis qu'on chauffe à nouveau à la température d'union des fibres synthétiques. 13» Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on réalise le séchage de la couche, la libération de l'ondula-20 tion potentielle des fibres synthétiques et l'union des fibres de la couche en une opération en chauffant initialement la couche à la température nécessaire à l'union des fibres de la couche. 14. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de la suspension aqueuse 25 mise à l'état de mousse sont constituées de 80 à 20 % en poids de fibres cellulosiques et de 20 à 80 % en poids de fibres synthétiques à ondulation potentielle. 15o Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise l'union de la couche 30 selon un motif. 16. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on incorpore un liant à la matière. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on introduit le liant après libération de l'ondulation poten- 35 tielle des fibres synthétiques. 18. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on met la suspension aqueuse à l'état de mousse comme décrit dans le brevet britannique No„ 1 12? 757» 19. Procédé selon une quelconque des revendications précé-40 dentes, caractérisé en ce que les fibres synthétiques sont des 71 1900- 2090303 fibres de polyoléfine. 20. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les fibres synthétiques sont des fibres composites de polyoléfine et de polyester. 21, Matière fibreuse non tissée volumineuse préparée selon le procédé décrit par une quelconque des revendications précédentes .