Brevet FR2271323A1 — publié le 19751212

L'invention concerne un procédé destiné à la rétraction polydimensionnelle en continu dune nappe de tissu non tissé obtenue par voie humide, dont l'un au moins des composants fibreux possède un potentiel de rétraction ou de frisure latente hélicordale. L'expression "nappes de tissu non tissé11 désignera des feuilles produites en continu de largeur constante et de longueur indéfinie, susceptibles de s'enrouleur en bobines de grande contenance. La littérature technique a déjà décrit des procédés de rétraction des nappes de tissus non tissés, constitués de divers matériaux fibreux associés ou non comme par exemple des fibres synthétiques possédant un potentiel de rétraction ou de frisure latente hélicoldale, mais encore des mélanges de ces dites fibres synthétiques avec des fibres d'origines naturelles, artificielles et certaines fibres synthétiques n'ayant pas les propriétés énoncées précédemment, toutes ces fibres étant liées entre elles par divers procédés. Ces nappes sont habituellement réalisées, soit sur des machines textiles travaillant à sec selon tes techniques de dépôts par l'air, ou encore par cardage, soit sur des machines à fabriquer le papier en dispersant les fibres dans de liteau et en les déposant sur le tapis mobile d'égouttage de ladite machine. C'est ainsi que dans les procédés de réalisation à sec, on a fabriqué une nappe de tissu non tissé comprenant un mélange de fibres de viscose, de polypropylène et polyvinyle que l'on a liées p3r un aiguilletage léger. Puis une grille synthétique a été introduite entre deux couches de ladite nappe, le matériau composite ainsi obtenu étant à nouveau consolidé par un aiguilletage. Ladite grille permet alors, malgré le retrait des fibres constitutives au cours de la rétraction thermique, de conserver au matériau composite sa largeur initiale. On a également réalisé, selon les procédés à voie sèche, une nappe de tissu non tissé à base de fibres cardées de téréphtalate de polyéthylène, formée puis nappée en continu pour constituer une nappe croisée à au moins deux couches, lesdites fibres étant liées par aiguilletage sur un métier approprié. Ladite nappe à au moins deux couches passe ensuite en continu à travers une zone de chaleur d'environ 1500C pour en provoquer un rétrécissement d'environ 15 %, puis est immergée dans un bain à 10 % d'un élastomère qui colmate les interstices existant entre les fibres, donnant ainsi naissance à un cuir synthétique. Mais les techniques de rétraction en continu d'une nappe d'un tissu non tissé réalisée par voie sèche, telles qu'elles sont décrites dans la littérature spécialisée, ne peuvent etre appliquées à une nappe de tissu non tissé obtenue par voie humide, celle-ci ayant une résistance à la rupture trop faible à la sortie du tapis mobile d'égouttage de la machine à papier, qu'un simple aiguilletage ne pourrait pas améliorer. L'Homme de l'Art, ne pouvant pas bénéficier d'une transposition de technique de la rétraction en continu d'une nappe de tissu non tissé obtenue par voie sèche à une nappe de tissu non tissé réalisée par voie humide, a donc proposé d'autres procédés mieux adaptés à la rétraction desdites nappes de tissu non tissé fabriquées par voie humide. Ainsi, la littérature a proposé un procédé de traitement de nappes de tissu non tissé, formées d'éléments fibreux ou particvlaires, qui consiste à incorporer dans ladite nappe des fibres rétractables à la chaleur, à assurer une liaison souple et intime entre lesdites fibres et à soumettre la nappe ainsi liée à une action thermique suffisante pour provoquer la rétraction desdites fibreux. Ce procédé s'applique aussi bien aux structures fibreuses obtenues par voie sèche, qu'à celles réalisées par voie humide. Mais si ce procédé peut s'appliquer avec une relative facilité à des nappes de tissu non tissé obtenues par voie humide, préalablement liées et séchées, il n'en est pas de même lorsque homme de l'art tente la réalisation en continu d'une nappe soumise à une rétraction dès la sortie du tapis mobile d'égouttage de la machine à fabriquer le papier car la faible force de rétraction des fibres à potentiel de retrait ou à frisure latente hélicol-dale implique que rien n'entrave la rétraction de la nappe.En effet, bien que la littérature technique ait décrit la possibilité d'embarquer en prise ouverte sur plusieurs mètres des nappes de plus de 30 g de matière sèche au mètre carré, il s'avère très difficile, voire même impossible, de pratiquer la rétraction en continu en appliquant le traitement thermique à une nappe humide exempte de liant chimique,non soutenue, puisque, sous l'action de son propre poids et n raison de sa faible ténacité, elle tend à s'allonger et à se déformer, contrecarrant et annihilant ainsi l'effet de rétraction des fibres à potentiel de retrait ou à frisure latente hélicordale. Enfin, si l'on tente de rétracter cette même nappe dans son état humide en la soutenant par un transporteur de type connu, I'énergie de rétraction des fibres est diminuée par les forces de friction. Cet inconvénient est aggravé par le fait que la synchronisation des organes successifs de la machine à fabriquer la nappe, est pratiquement impossible en tenant compte du retrait de ladite nappe qui, de ce fait, subit fatalement un étirage mécanique contrariant la rétraction . C'est pourquoi, la Demanderesse a résolument poursuivi ses recherches en vue de trouver un procédé nouveau de rétraction en continu de tissus non tissés obtenus par voie humide permeftant d'éliminer les inconvénients précités tout en pratiquant des vitesses de fabrication et de rétraction de la nappe qui soient élevées. II a maintenant été trouvé et mis au point un nouveau procédé de rétraction en continu d'une nappe de tissu non tissé, réalisée par la voie humide, tel que ladite nappe est rétractée dans son état d'humidité initiale dès sa sortie du tapis mobile d'égouttage. Le nouveau procédé de rétraction en continu d'une nappe de tissu non tissé obtenue par la voie humide, constituée de fibres papetières et textiles en mélange intime dont l'une au moins des fibres constitutives possède un potentiel de rétraction ou de frisure latente hélicordale, révélable par une action chimique, thermique ou mécanique, ladite nappe contenant éventuellement un liant chimique des fibres constitutives, est caractérisé par le fait que l'on réalise dès la sortie de la toile d'égouttage de la machine à fabriquer laize nappe, une suralimentation mécanique sinusot-dale de cette nappe, avant de lui faire subir le traitement de rétraction puis de séchage. La nappe formée sur la toile d'égouttage de la machine à papier est d'abord levée par un rouleau, puis est introduite dans une presse d'exprimage constituée par exemple par deux rouleaux tangentiels, qui abaisse encore son taux de siccité. Sur l'un des deux rouleaux de cette presse est plaqué selon une génératrice, un Tacle, qui crêpe mécaniquement ladite nappe selon une succession de sinusot-des. La nappe crêpée est alors déposée sur une toile transporteuse dont la vitesse de marche est inférieure à celle de la toile d'égouttage. C'est sur cette toile transporteuse que la nappe de tissu non tissé crêpée mécaniquement subit la rétraction qui s'effectue sans contrainte dans le sens de la marche puisque la longueur déployée de la nappe crêpée est plus importante que sa longueur virtuelle, et qu'il n'existe pas de friction entre la toile transporteuse et ladite nappe, celle-ci reposant sur les arêtes de la sinusolde, représentant une faible fraction de la surface. De même, la rétraction dans le sens travers est facilitée par le fait que la nappe repose sur la toile transporteuse par les arêtes de ladite sinusolde . Le crêpage mécanique au racle, qui précède la rétraction de la nappe présente de très nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut affirmer que le racle crêpeur permet de régler exactement la suralimentation à un taux désiré, sans provoquer des complications mécaniques. De plus, l'épaisseur du racle, son angle d'attaque qui est défini par l'intersection du plan vertical tangent au rouleau de la presse et le plan du râcle, la vitesse de marche de la nappe, permettent d'agir sur l'amplitude et la fréquence des sinusoldes du crêpage. Mais, il est bien certain que les réglages précités sont en interaction et en outre dépendent étroitement de la composition fibreuse de la nappe. Enfin, la variation du taux de suralimentation créée par le crêpage mécanique favorise la production de nappes de tissu non tissé d'aspects et caractéristiques très divers, selon que l'on conserve une partie plus ou moins grande du crêpage mécanique au moment ob se produit la rétraction. Selon une variante du procédé, la nappe de tissu non tissé, formée sur la toile d'égouttage, est détachée de celle-ci grâce à une lame d'air, placée à la sortie de ladite toile puis elle est reprise par un tambour perforé dont la vitesse linéaire est inférieure à celle de la toile d'égouttage. Ainsi, la surali mentation résultant de la différence des vitesses provoque un dépôt sinusotdal, qui est maintenu sur ledit tambour perforé à l'aide d'une dépression régnant en son intérieur. La nappe plissée -est ensuite déposée sur la toile transporteuse du caisson de rétraction grâce à un jet d'air et subit la rétraction finale par les moyens appropriés. D'une manière générale, la vitesse linéaire de la nappe de tissu non tissé à la sortie de la toile d'égouttage est comprise entre 105 % à 200 ode la vitesse linéaire de ladite nappe au niveau de l'enceinte de rétraction, c'est-à-dire que l'on réalise une suralimentation de 5 % à 50 %. La vitesse linéaire sur la toile d'égouttage peut varier dans des proportions extrêmes, et n'est limitée que par la puissance thermique de l'enceinte de rétraction. La Demanderesse a également constaté qu'elle pouvait rétracter en continu, par la technique selon l'invention, des nappes de tissus non tissés à taux de siccité faible, même en l'absence de tout agent liant des fibres constitutives. Dans le cas où la rétraction de la nappe s'effectue par un traitement thermique dans un four de type connu dont le fluide de chauffage peut être de la vapeur d'eau, ou tout autre moyen connu de l'Homme de l'Art, la nappe peut être légèrement aéroportée sur toute sa surface par un fluide caloporteur tel que de la vapeur d'eau, de la vapeur de solvant organique, de l'air chaud, un gaz chaud inerte, tel que de l'azote, du gaz carbonique, etc. Ainsi, par ce moyen, les dernières frictions que l'on pourrait constater au contact des sinusoldes et de la toile transporteuse, disparaissent et la rétraction tridimensionnelle de ladite nappe s'effectue très librement. La température du four de rétraction est telle qu'il est fourni à la nappe de tissu non tissé une quantité d'énergie calorifique suffisante pour amener ladite nappe à une température suffisante pour rétracter les fibres à potentiel de retrait ou à frisure latente hélicodale 'dans un temps inférieur ou au plus égal à 1 seconde. Cette température se situe en général entre 500C et 1500C mais est choisie de préférence entre 850C et 1150C. Dès la sortie de l'enceinte de rétraction, la nappe de tissu non tissé subit un dernier traitement de séchage selon les méthodes bien connues. Les nappes de tissu non tissé, rétractées en continu selon l'invention sont constituées d'une judicieuse association de fibres naturelles, artificielles et synthétiques, telles que les fibres papetières raffinées ou non de bois résineux ou feuillus, les fibrannes viscoses, les fibres polynosiques, les acétates, les polyamides, les polychlorures de vinyle, les polyacryliques, les polyesters, etc. Parmi les fibres synthétiques à haut potentiel de retrait, on veut parler polyamides, des polyacryliques et des polychlorures de vinyle. Parmi les fibres synthétiques à frisure latente hélicotdale, on peut citer les fibres composites dites "bilame", obtenues à partir de plusieurs polymères synthétiques filés simultanément côte à côte, et qui se rétractent différemment lorsqu'elles sont soumises à l'action d'un agent de rétraction. Comme polymères entrant dans la composition de ces fibres, on peut indiquer les polyesters issus d'au moins un diacide aromatique et d'au moins un diol, les polyamides issus d'un amino-acide ou d'un lactame ou de leurs dérivés, les polymères acryliques ou modacryliques tels que les homopolymères ou copolymères d'acrylonitrile, ou encore les polyoléfines telles que le polyéthylène ou le polypropylène, etc. Les polymères composant cette fibre sont choisis en fonction de la plus ou moins grande différence existant entre leur taux de retrait, donnant ultérieurement une fibre plus ou moins frisée. En pratique, les nappes de tissu non tissé sont réalisées par I'association des diverses fibres précitées, en combinaison particulière et en proportions variables selon les emplois auxquels elles sont destinées. Les proporti-ons de chacun des constituants peuvent-avantegeusement varier entre les limites suivantes (pour 100 parties en poids de composition totale) Fibre rétractable ou à frisure latente de 1 à 100 parties mais de préférence hél icoldale de 5 à 40 parties Patte de bois blanchie de O à 80 parties Fibranne viscose de O à 95 parties Fibres polynosiques raffinées de O à 5 parties Fibres synthétiques non rétractables dans les conditions du traitement thermique de O à 80 parties selon l'invention à La nappe de tissu non tisse/rétracter en continu selon l'invention a en général un taux de siccité aussi faible que 25 %, et même plus faible encore. Ainsi le taux de siccité peut varier entre de larges limites telles que 15 % à 80 %, mais est choisi de préférence entre 25 % et 60 % En outre, le grammage.de la nappe humide exprimé en poids de matière sèche avant l'opération de crêpage peut être très faible : il peut aller jusqu'à la limite inférieure de 10 g par mètre carré. L'invention sera mieux comprise gr ce à la description chiffrée de l'appareillage, sans que la portée de celle-ci en soit limitée. La figure 1 du dessin annexé représente schémetiquement un dispositif de mise en oeuvre d'un procédé de traitement de la nappe de tissu non tissé selon l'invention, utilisant un râcle crêpeur. La figure 2 concerne une variante comportant un cylindre perforé à dépression assurant la suralimentation de la nappe humide à crêper. Selon le procédé de suralimentation au râcle crêpeur, la nappe de tissu non tissé (0) est formée sur la toile d'égouttage (2), puis levée par le rouleau "pick-up" (3) et crêpée sur la presse schématisée par les deux rouleaux (4) et (5) à l'aide d'un racle (6) dont la pression de plaquage est assurée par les verins (7) et (8). La nappe humide crêpée glisse sur un plan incliné (9) qui facilite et régularise l'évacuation du matériau crêpé. Le plan (9) a une inclinaison variable, sa surface polie ou traitée avec des produits anti-adhésifs, peut éventuellement être animée d'un mouvement de vibration facilitant encore l'évacuation du matériau crêpé. La nappe crêpée est alors reprise par une toile transporteuse (10), qui l'introduit dans un caisson de rétraction, chauffé à l'aide de rampes à vapeur (12). Les vitesses de la toile d'égouttage (2), de la presse (4) et (5) et de la toile transporteuse (10) sont réglées d'une façon telle que la rétraction thermique de la nappe crêpée se fasse sans contrainte. La vitesse de la toile transporteuse -(1.0) est réglée d'une façon telle qu'elle soit inférieure deS à 50 % à celle de la toile d'égouttage (2). La positi-on des rampes à vapeur (12) est réglable ainsi que la direction de leurs jets, permettant, ,si nécessaire, de réaliser une certaine aéroportance de la nappe au cours de la rétraction. Les deux extrêmités du caisson de rétraction (11) sont munies de cheminées d'extraction (13) et (14) des vapeurs, ainsi que de sas d'entrée (15) et de sortie (16), équipés de "bavettes" empêchant ltentrée d'air atmosphérique dans le caisson et permettant d'engager puis de récupérer facilement la nappe. Les cheminées (13) et (14) sont également pourvues de registres (17) et (18) qui règlent la vitesse d'extraction de la vapeur. Le plafond (19) et le plancher (20) du caisson (11) sont chauffés pour éviter les risques de condensation. La toile transporteuse (10) est tendue et passe par les rouleaux (21), (22), (23), (24) et son déplacement latéral est corrigé par le rouleau guide (25). Le brin de retour de ladite toile passe dans le tunnel (26), chauffé par le fond (20) du caisson (11), le fond du tunnel (26) étant isolé par un moyen convenable. La nappe rétractée est reprise par un deuxième transporteur (27) dont la vitesse linéaire est égale ou très légèrement supérieure à celle du transporteur (10). Selon la variante qui consiste à suralimenter la nappe humide de tissu non tissé grâce à un cylindre perforé à dépression, la nappe humide (30) formée sur la toile d'égouttage (31) est détachée à l'aide d'une lame d'air (32) de ladite toile, puis elle est reprise par un cylindre perforé (33), en dépression, dont la vitesse linéaire est réglée de telle façon qu'elle soit inférieure de 5 % à 50 % à celle de la toile d'égouttage (31). La suralimentation résultant de la différence des vitesses provoque un dépôt sinusofdal et la nappe plissée est maintenue sur ledit cylindre grâce à la dépression régnant dans le secteur (34). Ladite nappe est ensuite déposée sur la toile transporteuse (35) à l'aide d'un jet d'air (36) dirigé de l'intérieur du cylindre (34) vers l'extérieur.La nappe (30) est enfin transportée dans le caisson de rétraction (37), qui fonctionne selon la description donnée pour le premier schéma. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux dans les exemples d'application donnés à titre illustratif et non limitatif. Les diverses caractéristiques physiques dont les résultats sont énoncés dans les exemples ont été mesurées selon la norme AFNOR NF. Q 03.004 pour les longueurs de rupture à sec et à l'humide. Exemple 1 On a produit industriellement par voie humide une nappe de tissu non tissé exempte de liant chimique, d'un poids évalué en matière sèche de 53 g par m2 et ayant la composition suivante Fibranne viscose 3,3 dtx/10 mm 55 parties en poids Fibres de polychlorure 4 dtx/15 mm 25 de vinyle Patte papetière non raffinée 18 Fibres polynosiques BX, raffinées 2 à 800 S.R. La nappe a été formée sur la toile d'égouttage de la machine à fabriquer le papier à une vitesse de 75 mètres par minute et la suralimentation obtenue à l'aide du râcle était de 17 %, tandis que l'angle d'attaque du racle était de 300. La vitesse de la toile transporteuse de la nappe crêpée à l'intérieur du caisson de rétraction était de 62 mètres/minute et la température régnant à l'intérieur de cette enceinte était de 950C à 970C. Dans ces conditions, la nappe de tissu non tissé avait après rétraction un poids de 83 g/m2 et les pourcentages de retrait linéaire étaient de 15 % dans le sens de la marche et de 25 % dans le sens travers. Après avoir été rétractée, la nappe a été imprégnée à raison de 20 % par rapport au poids des fibres avec un latex d'un copolymère acrylique (87 % d'Acrylate de butyle, 8 % d'acrylonitrile, 2,5 % d'acide itaconique, 2,5 % de méthylolacrylamide). Les caractéristiques physiques mesurées selon la norme AFNOR précitée sont indiquées ci-après Charge de rupture à sec sens marche 9260 9/5 cm sens travers 3860 g/5 cm Allongement à la rupture à sec sens marche 37,2 % sens travers 53,7 % La nappe non tissée ainsi obtenue était très souple et drapable et avait un aspect finement grainé. Pour permettre une comparaison des caractéristiques physiques et sensorielles de la nappe de tissu non tissé rétractée selon llinvention, on a préparé dans les mêmes conditions une nappe de tissu non tissé de même grammage, qui était suralimentée dans les mêmes proportions que précédemment, mais en l'absence du racle. Si la charge de rupture à sec était sensiblement conservée, on a enregistré une chute de 50 % à 80 % sur les allongements à la rupture et un aspect irrégulier rendant impropre à une commercialisation. Exemple 2 On a produit industriellement par voie humide une nappe de tissu non tissé dont les fibres reçoivent un liant dans le cuvier. Le poids de la nappe estimée sèche était de 27 g/m2. La composition était la suivante Fibranne viscose 1,7 dix/10 mm 25 parties en poids Fibre polyesters bila me 24 (selon B.F. 2.134.205) Pâte papetière non raffinée 30 Fibre polynosique BX raffinée 1 " à 800 S.R-. Latex acrylique précipité (89 % acrylate d'éthyle, 11 % 20 acrylonitrile) Vitesse de formation de la nappe 80 mètres/minute Vitesse de la toile transporteuse dans 56 mètres/minute le caisson de rétraction Taux de suralimentation au racle 30 % Angle d'attaque du râcle 260 Température d'enceinte de rétraction 9O0C Poids à sec après rétraction 61 g/m2 % retrait linéaire sens marche 26 % sens travers 40 % Les caractéristiques physiques et sensorielles après rétraction en continu étaient les suivantes Charge de rupture à sec: : sens marche 1620 g/5cm sens travers -1100 g/Scm Allongement à la rupture à sec sens marche 36 % sens travers 47 % La nappe non tissée obtenue était très souple et drapable, d'un toucher laineux fort agréable et d'un aspect grainé très séduisant. Exemple 3 Une nappe de tissu non tissé a été industriellement préparée-sans que les fibres constitutives aient reçu un liant chimique avant ou après la rétraction en continu. Poids à sec de la nappe estimée sèche 2 2 au moment de sa formation Composition de la nappe Fibranne viscose 3,3 dtx/10 mm 30 parties en poids Fibres de polychlorure de vinyle 30 4 dtx/15 mm Patte papetière non raffinée 38 " Fibre polynosique BX raffinée 2 à 800 S.R. Vitesse de formation de la nappe 125 mètres/minute Vitesse de la toile transporteuse dans 91 mètres/minute le caisson de rétraction Taux de suralimentation au râcle 27 % Angle d'attaque du râcle 26 Température d'enceinte de rétraction 95 C - 97 C Poids à sec de la nappe après rétraction 84,2 g/m % retrait linéaire sens marche 25 % sens travers 55 % Les caractéristiques physiques et sensorielles après rétraction en continu étaient les suivantes Charge de rupture à sec sens marche 820 9/5 cm sens travers 352 g/5 cm Allongement à la rupture à sec sens marche 31 % sens travers 67 % La nappe non tissée obtenue était très souple, drapable, d'un toucher laineux très agréable et d'un bel aspect grainé. REVENDICATIONS 1) Nouveau procédé de rétraction en continu d'une nappe de tissu non tissé obtenue par voie humide, constituée de fibres papetières et textiles en mélange intime dont l'une au moins des fibres constitutives possède un potentiel de rétraction ou de frisure latente hélicordale, révélable par une action thermique, chimique ou mécanique, ladite nappe contenant éventuellement un liant chimique des fibres constitutives, caractérisé en ce que l'on réalise dès la sortie de la toile d'égouttage une suralimentation mécanique sinuso1-dale de ladite nappe avant de lui faire subir le traitement de rétraction puis de séchage. 2) Nouveau procédé de rétraction en continu selon 1) caractérisé en ce que la vitesse linéaire de la nappe à la sortie de la toile d'égouttage est comprise entre 105 % et 200 % de la vitesse linéaire de la nappe dans l'enceinte de rétraction. 3) Nouveau procédé selon 1) et 2) caractérisé en ce que la suralimentation sinusoldale est provoquée par un râcle crêpeur plaqué sur l'un des cylindres d'une presse de relevage située entre la sortie de la toile d'égouttage et l'entrée de la zone de rétraction. 4) Nouveau procédé selon 1) et 2) caractérisé en ce que la suralimentation s'effectue par passage sur un cylindre perforé et aspirant de vitesse linéaire inférieure à celle de la toile d'égouttage. 5) Nouveau procédé selon les revendications 1) à 4) prises dans leur ensemble caractérisé en ce que la température du four de rétraction se situe entre 500C et 1500C mais de préférence entre 850C et 11S0C. 6) Nouveau procédé selon les revendications 1) à 5) prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le taux de siccité de la nappe avant le crêpage peut varier entre 15 % et 80 % mais de préférence entre 25 % et 60 %. 7) N ouveau procédé selon les revendications 1) à 6) prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le grammage de la nappe humide exprimé en poids de matière sèche avant le crêpage est au moins égal à-10 g/m2.