Brevet FR2221560A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de tissus non tissés et les tissus obtenus par ce procédé. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé pour le traitement de tissus non tissés obtenus par la méthode dite "voie humide't; il est toutefois entendu que cette application préférentielle n'est pas limitative et que l'invention pourra être appliquée au traitement de tissus non ti ssés obtenus par d'autres procédés. On sait que la fabrication de tissus non tissés consiste essentiellement à réaliser une nappe de fibres entrecroisées et à assurer la solidarisation entre elles de ces fibres de façon à assurer la solidité et l'homogénéité de la nappe ainsi réalisée ; la solidarisation des fibres s'obtient par collage soit au moyen d'un adhésif rapporté soit par thermocollage de fibres thermosoudables. Cependant les tissus ainsi obtenus ont cet inconvénient de présenter un toucher et une main rigides et rappelant le papier Qu le carton. Cet inconvénient est d'autant plus marqué que l'on veut utiliser des résines plus dures qui sont capables de ce fait de donner une meilleure liaison entre les fibres et surtout si cette liaison est développée et assurée par un calandrage sous pression à la température de fusion de la résine ; on obtient ainsi une nappe dont les qualités mécaniques sont satisfaisantes, mais dont le toucher est jugé trop rigide et plus assimilable à un carton qu:à un tissu non tissé. Pour obtenir le moelleux et la main d'un produit de nature textile et rappelant les qualités des tissus tissés ou tricotés, on est amené à faire appel à aes fibres de caractéristiques physiques permettant d'obtenir une grande sou pesse; cependant ce meilleur drapé est obtenu au détriment des caractéristiques de résistance mécanique du produit. Ltinvention vise à remédier à ces inconvénients et concerne un procédé permettant d'obtenir un tissu non tissé qui pourra faire appel à des résines dures permettant d'obtenir une excellente liaison au niveau des fibres et par conséquent des propriétés mécaniques développées tout en permettant d'obtenir parallèlement un excellent moelleux et un toucher remarquables du tissu rappelant un matériau à caractère nettement textile. A cet effet l'invention concerne un procédé de fabrication de tissus non tissés du type dans lequel on procède à la formation d'une nappe de fibres entrecroisées, la nappe étant soumise à un collage assurant la solidarisation entre elles des fibres, caractérisé en ce que la nappe, après la phase de solidarisation des fibres ,est soumise à un traitement ultérieur en phase liquide dans un bain apte à provoquer un gonflement d'au moins une partie des fibres, le gonflement provoquant une expansion des fibres soumises à cette opération,expan- sion dans laquelle les fibres déplacées s'orientent en restructurant le produit en épaisseur. L'invention est plus particulièrement adaptée à la fabrication de tissus non tissés dans lesquels la liaison entre les fibres est obtenue par thermosoudure sous forme d'un calandrage sous pression à la température de la fusion des fibres thermosoudables entrant dans la composition de la nappe. Dans ce cas en effet l'ensemble des fibres soumis à l'opération de calandrage -se trouve aplati, la plupart des fibres étant ainsi positionnées selanun plan sensiblement parallèle à la nappe, les fibres étant superposées dans des plans voisins. L'opération de gonflement enphase liquide à laquelle il est procédé conformément à l'invention permet de dégager les fibres de cette orientation selon des plans parallèles qui leur ont été imposéspar le calandrage thermique ; les fibres reprennent leur positionnement dans l'espace étant libérées des contraintes imposées lors de la phase de chauffage sous pression. Facultativement le traitement d'immersion en phase liquide de la nappe de fibres au sortir du calandrage provoquant la thermosoudure des fibres entre elles est effectué à température élevée, restant inférieure à la température de fusion des résines thermoplastiques entrant dans la composition de la nappe. L'élévation de température outre qu'elle active les réactions au niveau des échanges entre la fibre et le bain, permet d'obtenir un ramollissement mo mentané de la fibre favorisant la libération des forces de contrainte imposées lors de la phase de thermofusion sous pression, sans toutefois détruire les liaisons ou ponts réalisés au niveau des croisements entre les fibres. Le choix de la nature du bain sera fonction des fibres entrant dans la composition de la nappe traitée. De préférence on utilisera un milieu liquide comportant au moins en partie un agent gélifiant des fibres entrant dans la composition de la nappe. Le bain pourra comporter outre un solvant ou gélifiant spécifique des fibres, des adjuvants, tels que diluant, plastifiant ou agent tensio-actif. Le gonflement procuré par l'immersion dans le bain spécifique de. la fibre permettra ainsi d'obtenir une nouvelle orientation des fibres au sein de la nappe ; en effet les fibres dont la position était cristallisée par l'effet de repassage réalisé lors du calandrage à chaud, se trouvent libérées de cette contrainte au sein du milieu liquide chaud qui provoque à la fois leur ramollissement et leur gonflement par action du solvant ou gélifiant agissant par im prégnation physique du réseau de fibres et en adsorption chimique au coeur des longues molécules de la fibre ; ces fibres vont s'orienteur selon leur mouvement naturel pour former un réseau dans lequel les fibres bien que maintenues reliées entre elles à leur intersection seront orientées dans des directions multiples, l'ensemble formant une structure répartie dans trois dimensions. La nappe gagne ainsi en épaisseur et retrouve un gonflement et un moelleux qu'elle n'avait pas avant le traitement objet de l'invention ; la nappe est également considérablement assouplie, les fibres ayant alors perdu leur rigidité qui résultait du traitement de calandrage thermique. On utilise pour la mise en oeuvre du traitement prévu par l'invention notamment une liaison entre fibres par apport de résine thermofusible, cette résine 1ors du passage sous la calandreuse à la température de fusion étant soumise à fusion Et-constituant un adhésif provoquant la liaison entre les fibres. On utilisera également des fibres qui sont par elles-memes de nature thermofusible et qui sont au moins partiellement ramollies ou amenées à leur point de fusion lors de l'opération de calandrage thermique, opération qui provoque alors la jonction et l'adhésion entre les fibres thermofusibles au niveau de leur croisement. Le choix des fibres répond à plusieurs impératifs et l'on pourra de préférence réaliser un mélange de fibres étant entendu que la nappe après calandrage est soumise à un traitement par immersion dans- un bain apte à agir sur au moins certaines des fibres de la nappe en provoquant leur gonflement et la restructuration dans trois dimensions du réseau des fibres. Toutes les résines sont utilisables sous toutes les formes compatibles à la formation de nappes: poudres, fibrilles, fibres non étirées, étirées. Une morphologie adaptée à la facilité de mise en oeuvre et la finalité du matériau. On aura par conséquent recours aux résines thermofusibles ou thermodurcissables données à titre indicatif dans la liste suivante. Cette liste n'étant pas limitative. Résine formophénolique ,urée-formol, aminoplaste, acétate, acétochlorure et chlorure de polyvinyle, acrylique, styrénée , polyester , polycarbonate, époxide, polyuréthanes, polyoléfine, polyamide, et les copolymères de toutes ces résines. Sera également prise en considération l'adaptabilité de la résine d'encollage aux fibres de base où interviendront la tension interfaciale fibre-résine à la température de fusion du polymère, les forces de cohésion entre la matière constituant la fibre et celle de la résine. Une troisième considération est la possibilité de gonflement de la résine afin de permettre une plus grande mobilité du réseau fibreux. A cette propriété s'ajoutera l'influence de la température. Lors de l'utilisation des fibres étirées ou de fibrilles obtenues par étirage de films, on cherchera à conserver au polymère la haute ténacité en réduisant au minimum l'indice de birefringence conféré par l'étirage. L'appareil utilisé permettra de respecter ce mode de liaison. La nappe sera portée avant calandrage à une température telle que le polymère conserve sa forme : orienta- tion moléculaire pour une forme étirée ou-sa forme smectique ou toutes les formes cristallines conférant la meilleure ténacité. La fibre ou le mélange de fibres constituant la nappe et devant apporter les caractères essentiels sont choisis en vue de la finalité du produit. Pour ia voie papetière, ce sont les fibres cellulosiques artificielles ou naturelles qui sont les plus en vue. Le choix porte en premier lieu sur les fibres classiques car moins chères: viscose , pâte papetière. Ces fibres ont l'avantage de se lier facilement aux matières thermoplastiques y compris les substances à allure paraffinique telles les polyoléfines, de gonfler en milieu aqueux et accroitre ce gonflement par action d'adjuvants. C'est ainsi que des mélanges viscose-fibres cellulosiques liés par des résines très dures et se présentant après thermofusion sous pression sous forme de feuil les rigides seront transformés en matériaux textiles par simple passage dans un bain d'eau porté à l'ébullition à la pression atmosphérique. Ce caractère sera fortement accru par addition d'agents pénétrants pour l'eau dans la cellulose et l'effet de la température par addition de sels ou en opérant sous pression. Comme la ténacité des fibres cellulosiques est faible et que par conséquent on ajoute des fibres synthétiques de plus haute ténacité, le milieu aqueux sera modifié en conséquence. Dans le cas de nappes constituées entièrement de synthétiques, le milieu aqueux ou solvant mais de préférence aqueux par raison de commodité et de prix, sera modifié dans le sens voulu par addition de sels ou solvants miscibles à l'eau capables de faire gonfler la fibre La fibre de base pourra avantageusement être une fibre bicomposante afin qu'un des polymères constituant la fibre puisse gonfler et faire friser la fibre. Les fibres frisantes ou à crépage potentiel sous l'action de la chaleur pourront de même entrer dans la composition fibreuse. Il en est de même des fibres thermorétractables. Comme on le voit , la thermofusion sous pression associée à un traitement d'assouplissement par gonflement du réseau fibreux conformément à ltinven- tion s'adapte à un grand nombre de fibres et de résines. Les exemples décrits ci-après permettront de mieux comprendre l'invention. - Exemple 1 - Sur une nappe obtenue par voie humide et constituée de viscose et de pâte cellulosique, la liaison thermique est réalisée par des fibres de polypropylène étirées, inséré-es dans la nappe. A cet effet on réalise par voie papetière une nappe composée de 20% de pâte cellulosique 60% de viscose, 20% de fibres de polypropylène. La nappe sèche est portée à la température de 170 dans un tunnel puis calandrée à la température de 200 sous forte pression. A la sortie de la calandre, la nappe plonge dans un bain d'eau bouillante contenant un agent mouillant. Après immersion de quelques secondes, la nappe est essorée puis séchée. - Exemple 2 - Dans un hydropulper un latex acrylique est précipité sous forme de fibrilles par agitation controlée de sorte que les dimensions des particules atteignent une longueur de 1 à 2mm. Ces fibrilles sont introduites dans une suspension fibreuse con tenant 50% de fibres papetières, 20% de linters et 30% de fibres de-nylon de titre six deniers et d'une longueur de 32mm. La nappe obtenue par voie papetière est calandrée à la température de 1800 puis assouplie par foulardage dans une solution aqueuse contenant 5 gr par litre de carbonate de soude,rincée puis séchée. -Exemple 3 - Un mélange de fibres synthétiques contenant au moins 20% de fibres acryliques sont réduites en bouillie dans un désintégrateur opérant par voie aqueuse. La masse est utilisée comme substance liante dans une compo sition fibreuse constituée de pâte de bois et de fils de polyester servant de fils de renforcement. Ainsi un voile préparé sur machine à papier contenant 40% de synthétiques broyés, 40% de pâte de bois, 20% de fils de polyester récupéré est lié par calandrage à 200 puis assoupli dans un bain aqueux contenant 2% de dimé thylformamide et 2 0/oxo de mouillant. - Exemple 4 - Un mélange contenant une forte proportion de fibres de chloru re de polyvinile sont réduites en bouillie. La suspension de ces fibres est incorporée à une dispersion contenant des fi bres de viscose de 1, 5 deniers IOmm. Les proportions sont dosées de sorte que la suspension finale titre 15% de fibres de chlorure de polyvinyle. La nappe est liée par calandrage à une température dépendant de la nature des fibres de P. V. C. Elle est assouplie par simple passage dans un bain d'eau à l'ébullition. - Exemple 5 - Une nappe de fibres de nylon est liée par des fibres de polypro pylène par calandrage puis assouplie dans une solution bouillante de chlorure de zinc et rincée pour éliminer le chlorure. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de tissus non tissés du type dans lequel on pracède à la formation d'une nappe de fibres entrecroisées, la nappe étant soumise à un collage assurant la solidarisation entre elles des fibres, caractérisé en ce que la nappe, après la phase de solidarisation des fibres, est soumise à un traitement ultérieur en phase liquide dans un bain apte à provoquer un gonflement d'au moins une partie des fibres, le gonflement provoquant une expansion des fibrès soumises à cette opération, expansion dans laquelle les fibres déplacées s'orientent en restructurant le produit en épaisseur. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que la liaison entre les fibres est obtenue par thermosoudure sous forme d'un calandrage sous pression à la température de la fusion des fibres thermosoudables entrant dans la composition de la nappe. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé. en outre encaque le traitement d'immersion en phase liquide de la nappe de fibres au sortir du calandrage provoquant la thermosoudure des fibres entre elles est effectué à température élevée, restant inférieure à la température de fusion des résines thermoplastiques entrant dans la composition de la nappe. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que le bain est constitué par un milieu liquide comportant au moins en mélange un solvant des fibres synthétiques entrant dans la composition de la nappe. 5 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que le bain comporte outre un solvant spécifique des fibres soumises à gonflement,des adjuvants tels que diluant, plastifiant et agent tensio-actif. 6 - Procédé selon la revendication I caractérisé en outre en ce que le bain est constitué par de l'eau. 7 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que le bain est constitué par de l'eau portée à température d'ébullition ou à une température proche de cette ébullition. 8 - Procédé selon les revendications 1 et 6 caractérisé en outre en ce que l'eau du bain contient aes sels minéraux en dissolution à titre d'agents tensioactifs en vue de réduire la tension interfaciale fibres/liquide et de faciliter la mouillabilité et l'imprégnation des fibres par le bain. 9 - Procédé selon les revendications 1 et 6 caractérisé en outre en ce que l'eau contient en addition un solvant organique miscible à l'eau et constituant un solvant spécifique d'au moins certaines des fibres synthétiques entrant dans la composition de la nappe. 10 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que la nappe après immersion dans le bain de gonflement des fibres est essorée, rincée et séchée. 1 1 - Tissu non tissé obtenu par un procédé de préparation conforme à l'une des revendications 1 à 10 ci-dessus.