Brevet FR2117816A1 — publié le 19720728

La présente invention à laquelle ont collaboré MM. Jean KOVACS, Bernard ANCELLE et Marc GIRARD, concerne un nouveau Tissu non Tissé, préparé par voie humide, qui renferme essentiellement des fibres textiles puis un liant thermoplastique de préférence particulaire destiné à les agglomérer en une masse cohérente et qui possède une grande souplesse alliée à une résistance accrue. Elle a plus particulièrement pour objet l'emploi de ces nouveaux tissus non tissés dans les domaines textiles qui nécessitent des qualités exceptionnelles de drapabilité, de souplesse et de tombant ainsi que d'excellentes résistances à la rupture encore jamais obtenues avec ce genre de matériau, et particulièrement recherchées dans les emplois domestiques, vestimentaires, médicaux, etc. L'expression "nappes de tissus non tissés" désignera aussi bien des feuilles produites unitairement d'un format quelconque que des feuilles produites en continu, de largeur constante et de longueur indéfinie et susceptibles de s'enrouler en bobines. Il est connu depuis longtemps de préparer par voie humide, des nappes de tissus non tissés en utilisant divers matériaux fibreux d'origines naturelles, artificielles et/ou synthétiques, associés ou non, en liant ces fibres par divers procédés. Mais les matériaux ainsi obtenus présentent l'inconvénient d'être relativement durs et peu flexibles, d'avoir un mauvais tombant, défauts rédhibitoires dans certains emplois de très grande consommation. C'est pourquoi les producteurs de tissus non tissés ont tenté de répondre aux demandes particulières de certains marchés, en essayant de mettre au point puis de commercialiser des matériaux de bonne résistance et de plus grande souplesse.Or il est connu de l'homme de l'art que l'obtention d'une grande souplesse pour un tissu non tissé se réalise toujours au détriment de sa résistance qui diminue d'une manière importante. Parmi les moyens essayés jusqu'alors pour donner cette qualité recherchée de la souplesse aux tissus non tissés, divers traitements mécaniques ont été préconisés. C'est ainsi que l'homme de l'art a été amené à appliquer aux nappes de tissus non tissés les divers procédés de dérompage, généralement exploités dans l'industrie textile. Tel le "grainage" qui consiste à faire passer entre deux cylindres gravés, I'un en creux et l'autre en relief, une nappe de tissus non tissés, ou encore à faire subir à ladite nappe un élargissement en la faisant circuler sur un cylindre muni de deux hélices hélicoidales partant en opposition du milieu dudit cylindre, imposant ainsi à la nappe une traction latérale tandis qu'elle est également soumise à une force longitudinale dans le sens de la marche. Mais quel que soit le type du traitement décrit ou tout homologue, on constate que les nappes de tissus non tissés ainsi assouplies subissent une perte de résistance très importante. Parmi les procédés de dérompage préconisés, il en est un appelé "calandrage" qui consiste à faire passer la nappe de tissus non tissés entre deux ou plusieurs cylindres juxtaposés, chauffés ou non, qui exercent sur le matériau en cours de traitement une pression plus ou moins importante. Selon la composition du liant utilisé dans la préparation et la réalisation de la nappe textile, on obtient après le traitement de calandrage des caractéristiques physiques très différentes. C'est ainsi par exemple qu'en utilisant un liant du type thermoplastique, le traitement précité ne procure pas un assouplissement, mais un durcissement du matériau, accompagné en général d'une augmentation de sa résistance. Par contre quand le liant utilisé est du type réticulable, ledit traitement procure l'effet assouplissant attendu mais il est simultanément accompagné d'une perte importante de la résistance du matériau. Mais l'homme -de l'art a également essayé d'autres procédés d'assouplissement des tissus non tissés, tels ceux qui sont utilisés dans l'industrie papetière. II s'agit des procédés de crêpage qui consistent à détacher d'un cylindre la nappe fibreuse, en cours de réalisation, à l'aide d'une lame. Cette technique donne des Tissus non tissés à relief très marqué, plissés, dont l'effet de surface n'est pas particulièrement apprécié dans certains emplois, comme par exemple la lingerie de corps. C'est en vertu des inconvénients précités et de la quasi-impossibilité de réaliser selon les divers procédés décrits des tissus non tissés offrant simultanément une très grande souplesse, une résistance accrue et une surface lisse ou très légèrement crêpée, que la Demanderesse a poursuivi ses recherches et a mis au point un nouveau tissu non tissé possédant à la fois les trois qualités recherchées. Le nouveau tissu non tissé selon l'invention se compose de fibres d'origines diverses et d'un liant thermoplastique de préférence particula ire incorporé dans la masse fibreuse ou déposé en surface et se présente sous l'aspect de nappes textiles, de très grande souplesse et de résistance accrue, dont les faces sont généralement lisses tandis que les fibres constitutives sont frisées. Les compositions du tissu non tissé selon l'invention trouvent leurs avantages dans la judicieuse association entre elles de fibres naturelles, telles que le coton, le lin, les pâtes papetières à base de bois de conifères ou de feuillus, de paille, d'alto , etc..., de fibres artificielles telles que les fibres de cellulose régénérée ou encore les esters de cellulose comme l'acétate et le triacétate de cellulose, etc..., les fibres synthétiques telles que les polyamides, les polyesters, les polyacryliques, les fibres d'alcool polyvinylique, etc... Dans de telles compositions, des associations plus spécifiques de fibres peuvent être réalisées par le jeu de combinaison ou de substitution apportant ainsi des caractères particuliers à ceux précités, c'est-à-dire une grande souplesse liée à une résistance accrue. D'une manière générale, la longueur des fibres dans les compositions selon l'invention varie entre 0,2 millimètre et 50 millimètres mais se situe de préférence entre 5 millimètres et 35 millimètres pour les fibres d'origine textile et 0,5 à 5 millimètres pour celles d'origine papetière. L'agent liant thermoplastique introduit au sein de la nappe pour rendre les fibres cohérentes entre elles, revêt une importance fondamentale dans la réalisation du tissu non tissé selon l'invention. Ledit agent peut se présenter sous la forme de très petites pellicules de polymères acryliques ou d'autres matières thermoplastiques. La forme des particules peut varier avec la nature de la matière et le procédé d'obtention; mais en général, une des dimensions est plus grande que les deux autres et les particules peuvent être frangées ou déchiquetées. Ces particules peuvent être obtenues selon les techniques connues comme par exemple le liant constitué par des fibrilles acryliques qui sont réalisées par précipitation au sein d'un liquide coagulant d'une dispersion acrylique telles celles décrites dans le brevet français no 1.516.178 du 17 Janvier 1967 de la Demanderesse, ladite dispersion étant constituée par des mélanges de copolymères d'acrylate de méthyle, acrylate d'éthyle et acide acrylique avec un terpolymère : maléate de butyle - acétate de vinyle et acrylate de butyle. De même, le liant thermoplastique particula ire peut être encore obtenu par précipitation de solutions ou de dispersions d'homopolymères ou de copolymères autres que les acryliques. En pratique les compositions des nouveaux tissus non tissés selon l'invention sont réalisées par l'association des diverses fibres précitées, en combinaisons particulières et en proportions variables selon les emplois auxquels elles sont destinées. Ainsi la nappe de tissu non tissé se compose essentiellement pour 100 parties en poids de composition totale, de fibres textiles, naturelles, artificielles et synthétiques, de pâtes papetières, ainsi que du liant précité selon des proportions pour chacun des constituants qui peuvent avantageusement varier entre les limites suivantes Fibres naturelles non raffinées d'origine papetière ou autres : de 0 à 60 parties Fibres naturelles raffinées d'origine papetière ou autres : de 0 à 20 parties Fibres artificielles cellulosiques non raffinées : de 20 à 80 parties Fibres artificielles cellulosiques : de 0 à 10 parties raffinées Fibres synthétiques : de 0 à 40 parties Liant particulaire thermoplostique : de 10 à 40 parties Les tissus non tissés de la présente invention peuvent également recevoir d'autres constituants d'ennoblissement, tels que ceux qui améliorent encore la résistance des matériaux en milieu humide, comme c'est le cas lorsque l'on ajoute à la composition un faible pourcentage par rapport à la masse fibreuse d'une solution aqueuse d'un polyamide cationique du type Kymène 557 (Sté Hercules-Powder). Parmi les constituants qui peuvent être encore introduits dans la composition fibreuse, on peut citer les hydrofugeants tels que les émulsions de cire et/ou de paraffine, les stéarochlorures de chrome, les résines mélamine-formol modifiées avec des restes d'acides gras, On peut également réaliser des apprêts d'ignifugation, des traitements bactériostatiques et fongistatiques, introduire des parfums, etc. Pour réaliser la nappe de tissus non tissés selon l'invention, les fibres sont mises en suspension dans l'eau, stockées puis amenées après dilution à l'installation de mise en feuille d'une machine apte à la fabrication de ce matériau. Le liant particulaire est introduit dans la suspension fibreuse, soit dans un cuvier de préparation de ladite suspension, soit même dans la caisse de tête de ladite machine. Cette machine d'un type connu, comme par exemple celles décrites dans le brevet français 1.546.480 déposé le 28 Février 1967 ou encore dans la demande de brevet 2.030.484 déposée le 27 Janvier 1969, forme le voile à partir de la suspension fibreuse introduite sur une toile sans fin en marche. En général, la vitesse linéaire du voile peut varier entre de larges limites telles que 50 m/minute à 700 m/minute. La feuille de tissu non tissé ainsi formée est égouttée, essorée puis séchée jusqu'à l'obtention d'un taux de siccité compris entre 12 % et 50 %. Ensuite, ladite feuille pénètre en continu dans une zone de compactage de type connu, constituée pour l'essentiel d'un tapis élastique en caoutchouc se présentant sous la forme d'un manchon placé au moins entre deux rouleaux guides, ledit manchon étant étiré et mécaniquement entraidé. Un cylindre métallique généralement chauffant provoque par compression une déformation dudit manchon. La température du cylindre précité peut avantageusement varier entre 500C et 1500C et sa vitesse linéaire peut être différente de celle du tapis délivrant la nappe de tissu non tissé.C'est après le passage entre le manchon caoutchouté et le cylindre presseur chauffant que s'effectue une rétraction longitudinale de la nappe. Sous la contrainte du rouleau presseur le manchon s'allonge et sa surface externe atteint une vitesse linéaire plus élevée. Après avoir quitté la zone de pression, le manchon se détend en se raccourcissant et retrouve ainsi sa vitesse initiale. Dès lors, il contracte simultanément la feuille. Dès la sortie de la zone de compactage, la nappe de tissu non tissé est réceptionnée sur une bobine de grande largeur. Selon une variante, la nappe de tissu non tissé déjà constituée sous la forme d'un matériau semi-fini enroulé sur bobine peut etre compactée selon le procédé de finition précité après une humidification préalable par fine pulvérisation d'eau sur les deux faces afin d'amener le matériau au taux d'humidité dont les limites ont été précédemment définies, avant de l'introduire dans la zone de compactage. Les tissus non tissés de la présente invention possèdent des caractéristiques particulières qui permettent de les définir comme des produits nouveaux. C'est ainsi qu'ils présentent les très intéressantes qualités de souplesse et de drapabilité, les recto et verso de la nappe se révélant particulièrement lisses, ou portant de très fines striures de crêpage. En outre cette très grande souplesse est alliée à une substantielle amélioration des caractéristiques mécaniques, en particulier de la résistance à la traction.De plus si l'on trace le diagramme de la résistance à la rupture d'une éprouvette en fonction du % d'allongement à la rupture, et si l'on intègre les surfaces comprises entre les courbes de rupture et l'axe des abscisses (figure 1) de tissus non tissés avant et après le compactage, on constate que la valeur de l'énergie absorbée est beaucoup plus grande sur l'article traité et que la longueur à la rupture augmente simultanément. Enfin l'observation microscopique révèle que l'article non traité est constitué de fibres linéaires (figure 2) tandis que le tissu non-tissé selon l'invention est formé d'un ensembie de fibres frisées, telles qu'elles sont parfaitement révélées par la figure 3. Les nouveaux tissus non tissés selon l'invention, grâce à leurs caractéristiques de grande souplesse et de résistances améliorées révèlent des applications particulièrement intéressantes dans des domaines divers et étendus, comme les emplois médicaux tels que draps de consultation, alaises, blouses, casaques de chirurgien, calot, masque, surchaussures, champ opératoire, pansement, compresse, etc..., les emplois vestimentaires comme par exemple chemises, slips, maillots de corps, pyjamas, mouchoirs, etc..., les emplois domestiques, pour la literie, le linge de table, le linge de maison, les emplois dans l'ameublement tels que les rideaux, voilages, nappes, napperons, couvre-lit, appuie-tete, etc... et enfin dans les emplois industriels comme par exemple les supports d'enduction, etc. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux dans les exemples d'applications donnés à titre illustratif et non limitatif. Les diverses caractéristiques physiques dont les résultats sont énoncés dans les exemples ont été mesurées selon les normes AFN OR N. F. Q 03.004 pour la résistance à la rupture à sec et ASTM D 1388-64 "Cantilever Test" pour la mesure de la souplesse. Exemple 1 On a produit une nappe de tissus non tissés en partant d'une combinaison de fibres naturelles et artificielles et de fibrilles liantes acryliques, en utilisant en caisse de tete d'une machine apte à réaliser ce matériau une dispersion à 0,2 g/litre du mélange suivant Fibranne viscose 1,5 den/10 mm : 28,3 % en poids Fibranne viscose 1,5 den/ 5 mm : 31,0 % en poids Fibranne polynosîque type BX raffinée à 830 Schopper : 1,8 % en poids Fibres de coton non raffinées : 16,7 % en poids Fibrilles acryliques (liant) : 22,2 % en poids Les fibrilles étaient obtenues selon la technique du brevet français n 1.5 16. 178 précité à partir d'une dispersion constituée par des mélanges de copolymères d'acrylote de méthyle, d'acrylate d'éthyle et d'acide acrylique avec un terpolymère : maléate de butyle - acétate de vinyle - acrylate de butyle. La nappe égouttée, essorée puis partiellement séchée jusqu'à un taux d'humidité résiduaire de 25 % a été introduite en continu dans la zone de compactage. Puis on a réalisé deux autres nappes de tissus non tissés selon le meme procédé mais de grammage différent au mètre carré. On a ainsi obtenu trois nappes de tissus non tissés dont on a comparé les caractéristiques avant et après qu'elles aient été compactées. Les résultats ont été rassemblés dans le tableau suivant : Poids au m de la Compactage Souplesse sens marche Résistance à la rupture nappe de tissu non Longueur de courbure sens marche tissé avant com- en cm gain en % en kg/5cm gain en % pactage 20 g/m2 Témoin 1,95 33 % 1,500 13,4 % Compacté 1,30 1,700 50 g/m Témoin 4,00 56 % 5,260 22,7 % Compacté 1,75 6,460 60 g/m Témoin 6,90 74 % 8,340 5,5 % Compacté 1,80 8,800 On a constaté une amélioration simultanée non attendue de la souplesse et de la résistance. Pour permettre une comparaison des caractéristiques physiques du tissu selon l'invention, on a préparé dans les mêmes conditions une nappe de tissu non tissé de meme grammage (60 g/m2) dont la composition était du meme type que ci-dessus Après avoir été égouttée et séchée, ladite nappe a été soumise à un traitement d'assouplissement classique de dérompage appelé grainage. Les caractéristiques essentielles ont été consignées dans le tableau ci-après. Type de grainage Souplesse sens marche Résistance à la rupture Longueur de courbure sens marche en cm gain en % en Kg/5cm perte en % r- . I Témoin non grainé 4,30 - 6,300 grainage dessin de grosse à froid 3,00 30 % 4,150 34 % toile en relief à chaud 3,16 26,5 % 5,900 6,4 % grainage dessin de grosse à froid 3,40 21 % 4,100 35 % toile en creux à chaud 3,40 21 % 3,300 47 % On a constaté, toutes les conditions de mesures étant identiques, que le tissu non tissé qui a subi un traitement de finition par grainage révèle des pertes de résistance très importantes, eti égard au gain de la souplesse. Exemple 2 Une autre feuille de non tissé a été produite en combinant des fibres de cellulose régénérée, des fibres cellulosiques naturelles à destination papetière et des fibrilles de l'exemple 1 selon la formule ci-dessous Fibranne de viscose 1,5 den/10 mm : 20,0 % en poids Fibranne polynosique type BX raffinée à 83 SR : 4,0 % en poids Coton non raffiné : 56,0 % en poids Fibrilles acryliques : 20,0 % en poids Une feuille de 40 g/m2 a été tirée, égouttée, essorée puis partiellement séchée jusqu'à un taux d'humidité résiduaire de 30 %. Elle a été compactée en continu. Une partie de la feuille a été séchée totalement et récupérée sans compactage pour servir de témoin.Les caractéristiques physiques respectives des deux feuilles ont été rassemblées dans le tableau ci-après Souplesse Résistance à la rupture Longueur de courbure sens marche sens marche en cm gain % en kg/5cm gain % Témoin 11,5 - 4,200 Compacté 5,0 52 % 4,700 11,2 % De meme que dans le premier exemple, on a constaté une amélioration simultanée de la souplesse et de la résistance à la rupture. Exemple 3 On 3 réalisé un autre tissu non tissé contenant des fibres synthétiques, des fibres cellulosiques artificielles et naturelles ainsi que le liant particulaire des exemples précédents. On a tiré une feuille de 40 g/m2 qui a été égouttée, essorée et séchée. Une partie de la feuille ainsi préparée a été compactée en traitement subséquent, après humidification à 15 % et l'autre partie a été conservée à titre de témoin. Composition de la feuille Fibranne 1,5 den /10 mm . 33,3 % en poids Nylon 1,5 den/15 mm : 33,3 % en poids Coton raffiné à 350 SR : 16,7 % en poids Fibrille acrylique : 16,7 % en poids Les caractéristiques physiques des feuilles étaient les suivantes Souplesse Résistance à la rupture Longueur de courbure sens marche en cm gain % en kg/5cm gain % Témoin 4,0 - 5,650 Compacté 2,6 35 % 6,480 14,5 % De meme que dans les exemples précités, on a été amené à constater une amélioration simultanée et non attendue de la souplesse et de la résistance à la rupture. REVENDICATIONS 1) Nouveaux tissus non tissés obtenus par voie humide puis soumis en continu ou discontinu à un traitement de compactage consistant à les faire passer entre un manchon élastique placé entre au moins deux rouleaux guides et un cylin dre métallique généralement chauffant provoquant par compression la déforma tion dudit manchon, caractérisé en ce que, composés de fibres d'origines diverses et de liant thermoplastique de préférence particulaire, ils se présen tent sous l'aspect de nappes, offrant simultanément une très grande souplesse et une résistance à la rupture accrue et dont les recto-verso sont généra le ment lisses ou très faiblement striés tandis que les fibres constitutives se révèlent être frisées à l'observation microscopique. 21 Nouveaux tissus non tissés selon 1), caractérisés en ce que les fibres constitu tives associées ou combinées entre elles dans lesdits matériaux, sont d'origines naturelles, telles que te coton, le lin, les potes papetières à base de bois de conifères ou feuillus, de paille, d'alfa, de fibres artificieitcs telles que les fibres de cellulose régénérée, ou encore les esters de cellulose comme l'acétåte et le triacétate de cellulose, et les fibres synthétiques telles qe les polyamides, les polyesters, les polyacryl iques, les fibres d'alcool polyvinylique dont les longueurs de coupe varient entre 0,2 millimètre et 50 millimètres selon leur origine. 3) Nouveaux tissus non tissés selon 1 et 2) caractérisés en ce que le liant introduit au sein de la nappe pour rendre les fibres cohérentes entre elles est un liant thermoplastique, ledit liant, obtenu par précipitation dans un bain coagulant selon les techniques connues étant un mélange d'homopolymères, copolymères, ou un mélange des deux, à base d'acide acrylique, d'esters acryliques et éventuellement d'un autre monomère éthylénique copolymérisable. 4) Nouveaux tissus non tissés selon les revendications 1 à 3) prises dans leur ensemble, caractérisés en ce que leurs compositions pondérales exprimées pour 100 parties sont constituées par un mélange de 0 à 60 parties de fibres naturelles non raffinées d'origine papetière ou autres, de 0 à 20 parties de fibres naturelles raffinées d'origine papetière ou autres, de 20 à 80 parties de fibres artificielles cellulosiques non raffinées, de 0 à 10 parties de fibres artificielles cellulosiques raffinées, de 0 à 40 parties de fibres synthétiques et 10 à 40 parties de liant particulaire thermoplastique. 5) Application des nouveaux tissus non tissés selon les revendications 1 à 4) prises dans leur ensembler dans des domaines d'emplois très divers tels que médicaux, vestimentaires, ameublement, industriels, etc...