Brevet FR2217456A1 — publié le 19740906

L'invention, due à Kunihiro KAWANO, Ryota NAKAYAMA et Masahiro AMANO, est relative à un procédé pour fabriquer une étoffe non tissée selon un système de fabrication du papier par voie humide. Dans le procédé classique pour fabriquer une étoffe non tissée par un système de fabrication du papier par voie humide, un liant fibreux soluble dans l'eau chaude ou un latex est mélange, dans une phase de fabrication du papier, pour produire une liaison entre les fibres. Toutefois dans le procédé classique, du fait que la liaison entre les fibres est intime et résistante, étoffe obtenue devient analogue à du papier. En outre un inconvénient de ce procédé est que la surface du séchoir est souillée lors de la phase de fusion du liant. Avec un second procédé qui utilise du latex t on se heurte à la difficulté que le latex peut être difficile à retenir par la surface des fibres et que la résistance de l'étoffe obtenue diminue. De plus, la difficulté de retenue du latex par la sur face des fibres entraîne la contamination des eaux usées. Pour augmenter la retenue du latex on a tente d'ajouter une pate battue au cours de la phase de fabrication du papier, avec pour résultat une étoffe dure. On a également proposé d'ajouter des fibres thermoplastiques au cours d'une phase de fabrication du papier et de les fondre à la chaleur pour produire une liaison entre les fibres. Dans ce cas > toutefois, on n'a proposé comme moyen de fondre les fibres thermoplastiques que de presser les fibres entre des rouleaux chauffants et l'étoffe obtenue est également dure et devient même parfois analogue à du papier ou à une pellicule. Au contraire, dans le procédé de fabrication d'une étoffe non tissée selon le système par voie sèche, un liant est appui qué sur un ensemble de fibres analogue à une nappe par des moyens variés tels que par cardage, à l'aide d'une machine Garnett, d'un métier aléatoireaetcr avec pulvérisation > imprégnation,etc. Avec ce procédé l'étoffe obtenue tend aussi à durcir. Pour obtenir une étoffe douce on a proposé d'utiliser deux liants ; en premier lieu les fibres sont liées entre elles à l'aide d'un liant soluble dans l'eau et ensuite l'autre liant est appliqué sur les fibres et, après achèvement de cette opération de liaison, le premier liant soluble dans l'eau est éliminé par dissolution pour obtenir une structure lâche des fi bres.Toutefois avec ce procédé, du fait que le premier liant soluble dans l'eau est dissous et enlevé, il en résulte l'inconvénient que cette fabrication n'est pas économique et que l'eau usée est contaminée. L'invention a donc pour but de fournir un procédé pour fabriquer économiquement une étoffe douce non tissée qui n'exige pas de dissolution et d'élimination du liant et qui utilise une pate bon marché comme élément constitutif des matériaux de départ. Selon le procédé conforme à l'invention, un mélange de fibres de pâte cellulosique, de fibres de liant thermoplastique et d'autres fibres est tout d'abord préparé sous forme de feuille par une opération de fabrication du papier. Cette pdte est de préférence battue et fibrillée pour provoquer des liaisons hydrogénées particulièrement résistantes entre les fibres > moyennant quoi l'ensemble de fibres analogue à une feuille conserve la résistance à sec appropriée et aucun autre support n'est nécessaire au cours de la période allant de la phase de fabrication du papier à la phase de traitement thermique consécutive. Ensuite l'ensemble de fibres analogue à une feuille obtenu est chauffé à une température supérieure au point de fusion des fibres de liant thermoplastique qui y sont contenues pour produire une liaison par fusion entre les fibres. A ce moment, du fait que les fibres sont maintenues intimement entrelacées par la pâte cellulosique, la liaison des fibres est obtenue sans comprimer spécialement l'ensemble analogue à une feuille. Après quoi l'ensemble analogue à une feuille est plongé dans l'eau, de préférence dans l'eau chaude, et est comprimé pour libérer les liaisons hydrogénées produites par la pâte pour ramollir l'ensemble. A ce stade la liaison entre les fibres de l'ensemble analogue à une feuille est déjà assurée par les fibres de liant thermoplastique et présente une résistance, en milieu humide, appropriée. Dans ces conditions aucune contraction de la structure ne se produit. Ensuite, l'ensemble de fibres ramolli est traité à l'aide d'une solution de traitement contenant un agent ramollisseur des fibres, de sorte que les liaisons hydrogénées entre les fibres, qui ont été libérées à la suite du traitement à l'eau chaudes ne risquent pas de se reproduire, après quoi l'ensemble est séchée L'invention sera expliquée plus en détail ci-dessous. Les fibres de départ contiennent les trois genres de fibres suivants. 1) Des fibres de pate cellulosique pour produire la formation de liaisons hydrogénées entre les fibres au séchage dans la préparation de l'ensemble de fibres par le procédé de fabrication du papier par voie humide. Celles-ci sont, d'une manière avantageuse, des pâtes de bois blanchies ou non, telles que des pâtes sulfatées de bois tendres, des pâtes sulfatées de bois durs, des pâtes sulfitées de bois tendres, des pâtes sulfitées de bois durs, des lintera de coton, du chanvre, de la paille, etc. En outre elles sont de préférence battues pour produire leur fibrillation de manière que des liaisons hydrogénées appropriées soient engendrées entre les fibres et elles présentent un CF (Canadian Freeness) inférieur à 500 ml. Un excès de battage se traduit par la cassure de la forme de la fibre et n'a aucune influence sur la résistance du produit. 2) Des fibres de liant thermoplastique qui participent à la liaison entre les fibres du fait de leur fusion à chaud et qui présentent un point de fusion de préférence de 100 à 2000C. Les fibres qui présentent un point de fusion inférieur à 100"C provoquent une déformation au séchage > après la préparation de la feuille, ou collent au séchoir, tandis que celles qui présentent un point de fusion supérieur à 200du détériorent parfois les autres fibres, notamment les fibres cellulosiques lors du traitement thermique. Pour ces raisons les fibres ou les articles fibreux de polyoléfine, de chlorure de polyvinyle, d'acétate de polyvinyle, de chlorure de polyvinylidène, ou des copolymères de ceux-ci, etc, peuvent être avantageusement utilisés. 3) Des fibres qui n'agissent pas comme liant mais constituent les fibres composantes principales des fibres de départ et qui comprennent toutes les fibres susceptibles d'être préparées selon une feuille contenant des fibres synthétiques présentant un point de fusion supérieur à celui des fibres de liant thermoplastique. De telles fibres appropriées sont constituées par des fibres naturelles, des fibres de cellulose régénérée, des fibres synthétiques satisfaisant aux conditions précédentes. des fibres minérales > etc, telles que le coton, le chanvre, la laine de mouton, la rayonne > le Vinylon, les fibres acryliques > les fibres de polyesters, les fibres de polyamide. les fibres de verre, les fibres de carbone, etc. En outre > les rapports de mélange dk ces trois genres de fibres. vont être exposés ci-après. En augmentant la proportion de pâte (1) on peut réduire le coût des matériaux > mais on obtient un produit dur et analogue à du papier > ce que l'on ne recherche pas. La proportion de pâte est de préférence de 10 à 50% en poids et une proportion en poids de 20 à 40% convient le mieux. Cette proportion est celle de la pâte battue et de la pâte non battue peut être ajoutée en plus. En augmentant la proportion de fibres de liant thermoplastique (2) on durcit l'ensemble de fibres fondues à la chaleur, alors qu'en diminuant cette proportion on ne peut obtenir une résistance suffisante. La gamme de 10 à 50% en poids est préférable et la gamme de 20 à 40% en poids est celle qui convient le mieux. Les fibres (3) constituent la partie restante et > pour ces fibres. on peut mélanger diverses fibres, par exemple on peut utiliser un mélange de fibres de rayonne et de polyester. Les éléments composants des fibres et leurs proportions de mélange sont énumérés ci-dessus. On peut obtenir des étoffes présentant des qualités de genres variés en choisissant de manière appropriée la forme des fibres par exemple la longueur, le denier et le crêpage des diverses fibres. Pour préparer une feuille, à l'aide de ce mélange de fibres > il est nécessaire que les diverses fibres soient uniformément réparties. En particulier > pour empêcher le flottement, à la surface supérieure, des fibres thermoplastiques qui ont une faible masse spécifique, ou pour préparer une feuille de bonne texture à partir de fibres relativement longues > il est préférable d'ajouter un agent épaississant ou un agent dispersant approprié. La phase de traitement thermique de l'ensemble de fibres analogue à une feuille ainsi formé est exposée ci-après. Dans cette phase, il convient de chauffer l'ensemble analogue à une feuille à une température de 10 à 30"C supérieure au point de fusion des fibres de liant thermoplastique pendant 5 à 20 secondes. A ce moment la liaison par fusion entre les fibres peut être achevée sans compression spéciale et l'épaisseur de l'en- semble de fibres augmente plutôt et sa densité diminue. Après achèvement de cette liaison par fusion entre les fi bres > l'ensemble de vibres est plongé dans l'eau, de préférence dans l'eau chaude, pour libérer les liaisons hydrogénées entre les fibres produites par la pâte. Un agent mouillant peut être ajouté à ce bain d'eau. En outre l'ensemble de fibres peut être soumis à un traitement de vibration ou à un traitement ultrasonique dans l'eau. Toutefois, il est commode et efficace de plonger l'ensemble de fibres dans une eau chaude d'une température supérieure à 800C et de le comprimer, ce qui fait que les fibres subissent une action de gonflement ou une action de déformation thermique et. en plus, une action de lavage et le ramollissement des fibres se trouve accéléré. Ensuite > un agent ramollisseur pour les fibres est appliqué à l'ensemble de fibres pour empêcher les liaisons hydrogénées de se reproduire entre les fibres qui ont été relâchées. Comme agent ramollisseur on peut utiliser l'un quelconque de tels agents usuellement connus > à savoir des huiles animales ou végétales (telles que la cire, l'huile de baleine, l'huile de ricin, l'huile de noix de cocoetck. des huiles sulfonées solubles (telles que de l'huile rouge de Turque, de l'huile mono pole,etc.) > des agents absorbant l'humidité (tels que la glycérine, le polyéthylène glycol,etc.) > des huiles émulsionnées dans des alcools supérieurs > d'agents tensio-actifs non-ioniques (tels que les composés polyoxy, les esters d'acides gras et d'alcools polyhydriques,etc.) > des agents tensio-actifs anioniques (savons. huile rouge de Turquie > condensats aliphatiques oxy et aminosulfoniques acidesRetc.), des agents tensio-actifs cationiques , des agents tensio-actifs ampholytiques > divers agents hydrofuges et ramollisseurs (tels que des résines silicones, des résines contenant du fluor, des condensats d'urée, des agents paraphiniques, des cires > des polyéthylènesetc.). L'application, conforme à l'invention, d'une très faible quantité d'agent ramcUisseur permet d'atteindre le but recherché, mais la résistance du produit peut être augmentée en incorporant du latex au liquide de traitement. En outre on peut utiliser > en plus, des pigments colorants, desmatières colorantes fluorescentes, etc De plus divers genres de résine, par exemple des résines mélamines, des résines d'urée, des résines d'acétal, etc., peuvent être utilisées conjointement avec les résines dites de commande telles que le latex, etc., afin de donner au produit la qualité de conserver ses plis. Autrement dit on peut utiliser en plus diverses techniques de finition, employées d'une manière classique pour des étoffes, des étoffes non tissées et des papiers ainsi que des procédés de finition nouveaux. Conformément au procédé exposé ci-dessus une étoffe douce non tissée peut être obtenue économiquement sans contamination des eaux usées. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de trois de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, EXEMPLE 1. Trente parties de pâte(NBKP, degré de battage CF. 400 mlrr 30 parties de fibres de polypropylène de 2 d x ("Pylen" à point de fusion 1650Ct fabriqué par Mitsubishi Rayon Co. > Ltd) et 40 parties de fibres de polyester de 2 d x 10 mm ("Tetoront fabriqué par Toray Co.) oit été mélangés pour donner une bouille ayant une concentration de fibres de 1%, à laquelle on a ajouté de l'oxyde de polyéthylène (PEO-PE fabriqué par Seitetsu Kagaku K.K.) à raison de 4 des fibres pour produire une dispersion suffisante.La bouillie a été ensuite mise en feuille à l'aide de la machine Fourdrinier classique puis sé séchée. Après cela la feuille a été passée entre des plaques chaudes (distantes de 5 mm) à 2000C,pendant 15 secondes, pour assurer la liaison par fusion thermique des fibres fournie par les fibres de polypropylène. En outre la feuille a été plongée dans de l'eau chaude à 900C pendant 3 minutes et comprimée ensuite par des rouleaux.Elle a été plongée ensuite dans un mélange liquide contenant 2% d'agent ramollisseur du type agent tensioactif non ionique C"Softex N-491" fabriqué par Kao Atlas K.K) et 5% d'émulsion d'ester d'acide acrylique (llVinacryl R-3119" fabriqué par Japen Reich hold Chemicals > mc.) > comprimée de manière que le taux d'augmentation de son poids à sec soit de 2 10% et a été séchée. L'étoffe non tissée de 40 g/m2 ainsi obte- nue présentait une épaisseur de. 12,5 mm/100, une densité de 0 > 32 g/cm3, une résistance à la traction de 1,2 kg/15 mm, un allongement de 10,0%, une résistance à la déchirure de 66 g et une résistance à la flexion de 83 mm (procédé "Cantilever" J IS 2 L 1005) et l'étoffe de 60 g/m2 présentait une épaisseur de 3 18,3 mm/iOO, une densité de 0,32 g/cm , une résistance à la traction de 1,6 kg/15 mm, un allongement de 10,2%, une résistance à la déchirure de 92 g et une résistance à la flexion de 110 mm. EXEMPLE 2. Vingt parties de pâte (N B S P, C.F. 350 ml), 20 parties de fibres copolymères d'acétate d'éthylène-vinyle de 1,5 d x 5 mm (P V H à point de fusion de 1050C fabriqué par Daiwa Spinning K.K.), 30 parties de rayonne de 1,5 d x 7 mm ('Eaglets" fabriqué par Kurare Co.) et 30 parties de la même rayonne ont été mélangées pour fournir une bouillie d'une concentration de fibres de 2%. Du polyacrylamide (Acryperse L" fabriqué par Nitto Chemical Co., Ltd.) servant d'agent disperseur a été ajouté à cette bouillie, à raison de 2% des fibres, et la bouillie a été mise en feuille.Cette feuille a été chauffée pendant 15 secondes, à l'aide d'un cylindre chauffant à toile à 130 C et a été traitée à l'eau chaude comme dans l'exemple 1 > pour ramollir la feuille. Ensuite la feuille a été plongée dans un liquide contenant 5% d'un condensat primaire d'aminotriazineformaldéhyde servant d'agent adoucisseur ("Phobotex F T N" fabriqué par Ciba Limited) et séchée. En outre > pour empêcher la formation d'un duvet superficiel, une émulsion d'ester d'acide acrylique ("Primal B-15" fabriqué par Nihon Acryl K.K.) a été pulvérisée sur les deux faces de la feuille de telle manière que le taux d'adhérence à sec d'une face était de 4 g/m2 et la feuille a été séchée à l'infrarouge pour obtenir une étoffe douce non tissée > non 2 molletonnée. L'étoffe ainsi obtenue de 49 g/m présentait une 3 épaisseur de 14,2 mm/100, une densité de 0,345 g/cm3, une résistance à la traction de 1,4 kg/15 mm, un allongement de 8,3%, une résistance à la déchirure de 72 g et une résistance à la flexion de 93 mm. EXEMPLE 3. Vingt cinq parties de pâte (N B K P, C.F. 360 ml), 25 parties de fibres de polypropylène à bas point de fusion de 4 d x 6 mm ("Pylen N-65" à point de fusion de 1100C fabriqué par Mitsubishi Rayon Co., Ltd), 25 parties de fibres de polyester crêpées de 2 d x 7 mm ("Tetoron" fabriqué par Toray Co.) et 25 parties de rayonne de 5 d x 15 mm (" Eaglets" fabriqué par Kurare Co.) ont été mélangées pour former une feuille comme dans l'exemple 2. La feuille résultante a été soumlse à une fusion thermique au four à 1400C, puis à un traitement à l'eau chaude.Après cela la feuille a été imprégnée avec un mélange liquide contenant 2% d'émulsion de silicone ("Polon M Y fabriqué par Shinetsu Kagaku K.K.), 1% de résine mélamine ("Sumitex M~3" fabriqué par Sumitomo Chemical Co. Ltd) > 0,1% de catalyseur ("Sumitex Accelerator A C X" fabriqué par Sumitromo Chemical Co., Ltd.) et 8% de latex N B R ("Hycar 1571" fabriqué par Japanese Zeon K.K.) et a été comprimée de manière que le taux d'augmentation de son poids à sec soit de 30"6, puis séchée à 1100C pendant 3 minutes. En outre elle a été traitée pendant 3 minutes pour obtenir une étoffe douce non tissée d'excellente qualité au point de vue de la conservation des plis. 2 L'étoffe de 63 g/m2 obtenue présentait une épaisseur de 21,2 mm/ 3 100 > une densité de 0,29 g/cm , une résistance à la traction de 4,0 kg/15 mm, un allongement de 8,2% et une infroissabilité de 78% (J I S L 1041). Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède > l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer une étoffe non tissée selon un système de fabrication du papier par voie humide, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste : à mélanger une pâte cellulosique, des fibres de liant thermoplastique présentant un point de fusion de 100 à2000C et d'autres fibres ; à donner au mélange obtenu la forme d'un ensemble de fibres analogue à une feuille par un procédé de fabrication du papier ; à sécher l'ensemble de fibres obtenu ; à produire ensuite la liaison par fusion des fibres à une température supérieure au point de fusion des fibres de liant thermoplastique ; à libérer les liaisons hydrogénées entre les fibres, à l'aide d'eau ou d'eau chaude ; à appliquer en outre un agent ramollisseur des fibres à l'assemblage pour empêcher la reproduction des liaisons hydrogénées entre fibres ; et à sécher l'ensemble analogue à une feuille. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de pâte cellulosique sont choisies parmi : les pâtes sulfatées de bois tendres, les pâtes sulfatées de bois dursi les putes sulfitées de bois tendres, les pâtes sulfitées de bois durs, les linters de coton, le chanvre et la paille. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte est battue à un C.F. (Canadian Freeness) inférieur à 500 ml environ. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de liant thermoplastique sont choisies parmi les fibres ou articles fibreux de : polyoléfine > chlorure de polyvinyle > acétate de polyvinyle t chlorure de polyvinylidène et copolymères de ces produits. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les troisièmes fibres composantes sont choisies parmi : des fibres naturelles, des fibres de cellulose régénérée, des fibres synthétiques présentant un point de fusion supérieur à celui des fibres de liant thermoplastique utilisées et des fibres minérales. 6. Procédé selon la revendication i > caractérisé en ce que le mélange de fibres de départ comporte 10 à 50% en poids, de préférence 20 à 40% en poids > de fibres de pâte battues, 10 à 50% en poids, de préférence 20 à 40% en poids, de fibres de liant thermoplastique et le restant des troisièmes autres fibres composantes. 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison par fusion est effectuée en traitant à chaud l'ensemble de fibres analogue à une feuille à une température de 10 à 300C supérieure au point de fusion des fibres de liant thermoplastique, pendant 5 à 20 secondes. 8. Procédé selon la revendication 1 > caractérisé en ce que l'agent ramollisseur est choisi parmi : des huiles animales ou végatales > des huiles sulfonées solubles, des agents absorbeurs de l'humi dité > des huiles émulsionnées dans des alcools supérieurs, des agents tensio-actifs non ioniques, des agents tensio-actifs anio niques > des agents tensio-actifs cationiques, des agents tensioactifs ampholytiques, des agents hydrofuges et des agents ramollisseurs. 9. Etoffe non tissée fabriquée selon un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.