Brevet FR2313488A1 — publié le 19761231

L'invention concerne une matière absorbante à pouvoir élevé pour absorber et retenir les liquides, à employer dans les articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de celle-ci. Les articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois, comme les tampons, serviettes hygiéniques, couches pour bébés, dessous pour malades, pansements, rouleaux pour drains à usage chirurgical, draps et autres semblables ont, comme on le sait, la mission de recueillir rapidement les liquides sortant de corps malades ou même sains et de les retenir. Pour pouvoir remplir cette mission, ils contiennent des matières absorbantes spéciales en quantités diverses, selon le but d'utilisation. Aussi, dans la plupart des cas, il importe que la matière absorbante présente un pouvoir d'absorption de liquides le plus élevé possible pour les liquides physiologiques combiné à un pouvoir élevé de rétention des liquides. Si les combinaisons de ces qualités exigées ne se laissent pas atteindre avec une seule matière absorbante, alors il faut combiner plusieurs de celles-ci ayant des propriétés diverses. Pour quelques articles hygiéniques à n'utiliser qutune fois, en particulier pour les tampons, pansements, rouleaux de drain, il est parfois désiré que la substance absorbante ait un fort pouvoir d'expansion lors de l'absorption de liquides, afin que l'article se dilate fortement à l'usage et remplisse les cavités ou les blessures en creux. Pour la plupart des articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois connus jusqu'à présent, la cellulose a été utilisée comme matière absorbante, sous formede fibres textiles, de flocons à fibres courtes, de tissus ou de papier crêpe. Aussi bien le comportement d'absorption rapide que le pouvoir de rétention de liquides de la cellulose sont apparus comme satisfaisants. Seules les valeurs absolues de ces propriétés se situent à un niveau moyen, particularité qui ne gêne généralement pas dans les utilisations actuelles. Pour arriver à des matières absorbantes ou combinaisons de matiéres absorbantes à valeurs absolues plus élevées pour les propriétés hydrophiles, c'est-à-dire pour le pouvoir d'absorption et le pouvoir de rétention de liquides, il est connu, par exemple selon le dépôt de publication allemand NO 1.642.072, d'ajouter au corps absorbant composé de cellulose des hydrocolloides en polyamides acryliques réticulés ou en polystyrene sulfoné réticulé. Selon la demande de brevet allemande NO 2.048.721, il est connu d'utiliser dans le même but des mélanges d'oxydes de polyéthylène modifiés et de polyéthylèneimines. Quoique ces matières remplissent les conditions posées, elles ont cependant, d'autre part, l'inconvénient qu'elles entrainent une mise en oeuvre technique et chimique, et que leur manque le pouvoir d'expansion essentiel pour de nombreux cas d'utilisation au cours de l'absorption de liquides. Spécialement pour la fabrication de tampons, il est connu, d'après le brevet allemand N0 2.324.849, d'utiliser une matière absorbante sous forme de flocons en mousse molle de polyuréthane, auxquels le cas échéant sont ajoutés, pour corriger la caractéristique d'absorption, encore d'autres matières absorbantes, par exemple de la carboxyméthylcellulose, des polyamides acryliques ou des dérivés spéciaux d'amidon réticulé. Enfin, on a déjà également essayé de corriger le comportement a' l'absorption de grandes pièces de mousse molle de polyuréthane du point de vue du pouvoir de rétention des liquides. Dans ce sens, il est connu, par exemple par le brevet allemand NO 1.719.053, de déposer de la cellulose finement divisée en quantités de 10-200 % dans les pores ouverts d'une matière en mousse de polyuréthane. Les propositions connues jusqu'à présent pour la fabrication de substances absorbantes ou mélanges de substances absorbantes ayant des caractéristiques importantes de comportement hydrophile â court terme ou à long terme présentent le défaut de ne pouvoir être employées de façon universelle. Les polymères synthétiques proposés sont, de plus, souvent encore handicapés par le désavantage de n'avoir été jusqu'à présent que trop peu essayés physiologi quement et que leur reste inhérent au moins le doute d'une incompatibilité physiologique.Les flocons de cellulose utilisés jusqu'à présent, comme il l'a été proposé par exemple dans le brevet allemand NO 1.198.060, ne sont encore propres qu't améliorer la rétention de liquides, donc la valeur à long terme de la substance absorbante. En outre, ils sont inadaptés lorsqu'il s'agit de l'expansion de la matière absorbante durant l'absorption de liquides. A ce stade de la technique, le problème consiste â offrir une matière absorbante qui unisse un haut pouvoir absorbant à un haut pouvoir de rétention de liquides pour des liquides physiologiques aqueux, cette matière devant pouvoir être utilisée sans inconvénient dans des articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois, soit à part, soit en combinaison avec d'autres matières absorbantes et qui présente la propriété de se dilater d'importance en absorbant des liquides. Dans ce but, l'invention a pour objet une matière absorbante qui est caractérisée en ce qu'elle consiste en un mélange comprimé à chaud de 70-98 s en poids de fibres longues en cellulose naturelles régénérée, modifiée ou greffée, avec 2-30 % en poids de liant thermoplastique solide soluble dans l'eau. Il est important, pour les caractéristiques de la matière absorbante proposée, que celle-ci soit fabriquée à partir de fibres longues de la cellulose ou de dérivés de la cellulose choisis. Par fibres longues, on entend, dans le présent contexte, des fibres, soit qui présentent des propriétés textiles et sont donc aptes à être filées, soit qui peuvent être travaillées en non-tissés à l'aide des procédés connus par voie sèche ou humide. Les fibres courtes, comme celles qui sont utilisées pour la fabrication du papier ou pour la production de coussins absorbants pour serviettes hygiéniques, couches pour bébés et analogues, ne conviennent pas pour la matière de l'invention. Les fibres du mélange à traiter peuvent y présenter des longueurs et des titres divers. Elles peuvent en outre être lisses ou encore crêpées ou gonflées. Comme liant, sont introduits de préférence des polyalkylène- glycoléthers solides linéaires ou réticulés, ou leur copolymérisat avec de l'oxyde de propylène. Parmi eux sont particulièrement avantageux le polyéthylène-glycoléther et le polypropylèneglycoléther. Selon chaque but d'utilisation, la matière absorbante proposée peut se présenter sous forme de petites particules, de bandes, d'écailles ou de copeaux. I1 est toutefois également possible de la fabriquer d'abord sous forme de grandes feuilles et de la découper plus tard aux tailles désirées, de préférence en petits copeaux. Pour la fabrication de la matière absorbante proposée, il peut être procédé en comprimant une nappe non-tissée de fibres longues de cellulose naturelle, régénérée, modifiée et/ou greffée, à l'état sec, ensemble avec 2-30 % en poids d'un liant thermoplastique soluble dans l'eau, à une température se situant au-dessus de la température de fusion du liant, sous une pression de 10-100 kp/cm2, de préférence 2-50 kp/cm2, et en réduisant, après refroidissement à température ambiante, le cas échéant en petites particules, bandes, écailles ou copeaux. L'expression "le cas échéant" doit signifier que le type et le degré de réduction se-déterminent selon 1'emploi ultérieur de la matière absorbante. A titre d'exemple, si la matière absorbante doit être employée en mélange avec de l'ouate de cellulose ou de coton pour fabriquer des tampons, alors il est souvent recommandé de donner à la matière absorbante la forme de petites écailles ou copeaux pour la rendre plus facilement utilisable. Cependant, si la matière absorbante doit être utilisée en petits rouleaux pour drains, comme ils servent dans des buts chirurgicaux, alors il peut être avantageux de leur donner la forme de bandes plus longues. La fabrication de nappes de non-tissé est connue en soi. Elle peut se faire en déposant les fibres de longueur convenable sur un tamis à l'aide d'un courant d'air et en les enlevant après formation d'une nappe d'épaisseur suffisante par déplacement du tamis hors du courant d'air. Par ailleurs, de telles nappes peuvent être produites à l'aide de cardes et machines à carder. Enfin, il est aussi connu de fabriquer des nappes de non-tissés à longues fibres par voie humide avec une sorte de machine à papier, en laissant déposer une suspension de ces fibres dans l'eau sur un tamis de forme appropriée et en séchant ensuite. Le type de formation de non-tissé qui est utilisé dans le cas présent est sans importance. I1 est seulement important que le produit fabriqué soit séché avant son traitement ultérieur, en particulier avant l'addition avec le liant soluble dans l'eau. Après formation du produit non tissé et après séchage, les produits sont additionnés avec un liant solide thermoplastique insoluble dans l'eau, par exemple le polyéthylène-glycoléther. Le liant doit alors se présenter de préférence sous forme pulvérulente ou fibreuse. Par "forme pulvérulente", doivent donc etre comprises également les particules de liants en cristaux, grains, grenaille, pastilles ou tous autres petits morceaux. Les liants peuvent être déposés avec des appareils de saupoudrage quelconques uniformément à la surface de la nappe non tissée. Comme appareil de saupoudrage, se sont particulièrement affirmés les tambours tamiseurs tels qu'ils sont connus pour des buts semblables et tels qu'ils sont décrits par exemple dans la demande de brevet allemande NO 1.288.056. Cependant, les liants peuvent également être déposés sous forme de feuilles ou de lanières de feuilles sur la nappe et ensuite travaillés avec celle-ci. Ces différentes formes d'utilisation du liant sont possibles parce que le mélange fibreliant est ensuite travaillé à des températures qui se situent audessus du point de fusion du liant. Les liants perdent alors naturellement leur forme et se répartissent quasi uniformément dans le mélange de matière absorbante. Comme il a été dit, sont à considérer comme liant surtout les polyalkylèneglycoléthers ou leur copolymérisat avec l'oxyde de propylène. Cependant, d'autres liants thermoplastiques solubles dans l'eau peuvent être utilisés, certains dérivés de la cellulose un polyvinylméthyléther ou des mélanges de polymérisats de ceux-ci. Les non-tissés saupoudrés avec ces substances sont alors comprimés à des températures qui se situent au-dessus de la température de fusion du liant, sous une pression de 10-100 kp/cm2, de préférence 20-50 kp/cm. La compression peut avoir lieu soit de la façon connue à l'aide de presses à plateaux, soit en continu à l'aide d2 calendres chauffantes. Particulièrement avantageuse est la fabrication avec des calendres chauffantes à plusieurs cylindres qui soient dotées en plus de rouleaux refroidisseurs. Lors du traitement combiné pression-chauffage, le liant fcjnd et se repartit profondément et uniformément dans la nappe de fibres. La nappe de fibres non tissées est alors fortement comprimée et quitte finalement la presse en forme de nappe mince, semblable à du papier. Par suite de la pression appliquée, la nappe n'est pas en état de se gonfler à nouveau immédiatement après avoir quitté la presse. Elle reste mince et semblable à une feuillo et refroidit en cet état. Après le refroidissement, elle est extrêmement rigide et peut facilement être divisée à l'aide d'appareils quelconques pour couper, riper ou autres appareils pOUf réduire en bandes, écailles, copeaux et autres semblables. Les substances absorbantes indiquées peuvent être fabriquées à partir de cellulose naturelle à longues fibres, peut-être des linters de coton ou de l'ouate de coton. Piais il est également possible d'introduire, au lieu des fibres de cellulose naturelle, d'autres fibres de cellulose régénérée, de laine cellulosique en viscose ou de laine cellulosique au cuivre ammoniacal, ou des mélanges de ceux-ci entre eux ou avec des fibres naturelles de cellulose. De plus, sont à considérer également les celluloses modifiées, telles que la rayonne d'acétate ou autres esters cellulosiques.La cellulose greffée s'est montrée particulièrement satisfaisante, ainsi que les fibres de cellulose auxquelles ont été greffées chimiquement, par la voie de la polymérisation, d'autres substances hautement polymérisées, ainsi l'acide polyacrylique, l'acide polyméthacrylique ou les dérivés de ceux-ci. Au cours des essais réalisés, se sont montrées particulièrement satisfaisantes les fibres de cellulose naturelles ou régénérées, parce qu'avec ces substances ont pu être obtenues des valeurs particulièrement élevées du pouvoir absorbant aussi bien à court terme qu'a' long terme. De plus, il est particulièrement remarquable que justement des fibres cellulosiques modifiées par polymérisation greffée montrent un pouvoir d'expansion fortement accusé au cours de l'absorption de liquides. Les substances absorbantes proposées peuvent être utilisées pour améliorer avec un avantage particulier les propriétés hydrophiles des tampons pour hygiène féminine. Nulles se prêtent aussi bien à l'amélioration des tampons en rouleaux traditionnels et connus, constitués de coton et/ou de laine cellulosique qu'à l'amélioration des autres tampons comprimés ou non comprimés quicontiennent, comme matière absorbante, une substance en matière de mousse de polyuréthane sous forme de flocons ou de blocs. Les matières absorbantes sont également aptes à l'utilisation pour d'autres articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois, par exemple les serviettes hygiéniques, garnitures de marche, couches pour bébés, dessous de malades, pansements, rouleaux pour drains et autres Les matières absorbantes indiquées contiennent des fibres de cellulose naturelle ou régénérée, modifiée ou greffée à l'état fortement comprimé ou fixé. Dès que les particules viennent en contact avec les liquides aqueux, en particulier les liquides corporels physiologiques, les liants thermoplastiques contenus se dissolvent, de sorte que les fibres hautement comprimées peuvent se redresser aussitôt. Comme ce processus se déroule en un temps très court, les substances absorbantes présentent de façon étonnante de bonnes valeurs d'absorption et d'expansion en un temps rapide. De ce fait, elles sont également appropriées comme additif à d'autres substances absorbantes qui n'ont pas ces propriétés et qui doivent être corrigées à cet égard. Dès que le liant, soluble dans l'eau, de la particule de matière absorbante est entièrement dissous, le pouvoir total de rétention des liquides se trouve extraordinairement élevé, de sorte que les matières absorbantes présentent à côté des bonnes valeurs mentionnées pour l'absorption à court terme ou à long terme également un bon pouvoir de rétention des liquides. 'Ces valeurs justement sont encore améliorées lorsqu'il s'agit comme fibres de fibres de cellulose modifiée par des chaînes latérales hydrophiles ou, en particulier, greffée. Des résultats particulièrement bons peuvent être obtenus spécialement avec de telles fibres de cellulose auxquelles ont été oreffés des acides polyacryliques, polyméthacryliques ou des dérivés de ceux-ci. En cas d'utilisation des acides mentionnés, ceux-ci sont présents finalement sous forme de leurs sels alcalins ou d'ammonium. L'invention est expliquée de plus près ci-dessous à l'aide de quelques exemples de réalisation. Selon le procédé décrit par la suite, sept échantillons différents de matière absorbante ont été fabriqués tous ensemble et sur eux ont été déterminées les valeurs d'expansion après 1 minute, 3 minutes et 15 minutes, ainsi que l'absorption du liquide après 15 minutes. Les résultats des mesures ainsi que les indications sur les méthodes de mesure sont réunis dans un supplément à la description des exemples. Fabrication des échantillons Les fibres à essayer ont été avivées avec 0,2 s d'agent d'avivage (produit de condensation non ionogène alcool gras-oxyde d'éthylène) et ensuite transformées sur une carde en un produit non tissé orienté en longueur. 100 parties en poids de ce-produit ont été saupoudrées uniformément avec 15 parties en poids d'un liant thermoplastique, à savoir un polyéthylèneglycoléther pulvérulent de poids moléculaire 4000 et de grosseur de grain inférieure à 300 microns, celui-ci s'épandant profondément dans le non-tissé. L'échantillon ainsi préparé a été comprimé pendant un temps donne par la suite pour chaque fois, à la pression indiquée, dans une presse à plateaux chauffable et refroidissable qui avait été chauffée à 800C avant le début de l'essai. Puis il a été refroidi à température ambiante en conservant la pression en l'espace de temps indiqué et ensuite a été retiré de la presse. A partir des plaques ainsi produites, ont été découpées des pièces carrées de 4 x 4 m2 et celles-ci ont été soumises aux essais décrits ci-dessous. Exemple 1 Type de fibre Cellulose régénérée, greffée avec le sel de sodium de l'acide polyrtietracrylique Titre 2,2 décitex Longueur de fibre 40 mm Poids de surface du non-tissé sans liant 376 g/m2 Température de la presse 800C Pression 32,5 kp/cm2 Temps de refroidissement 13 minutes Exemple 2 Type de fibre Mélange de 50 % de cellulose régénérée, greffée avec le sel de sodium de l'acide polymétha crylique et 50 96 de laine de cellulose non modifiée hautement hydrophile Titre 2,2 dtex (fibre greffée) 2,8 dtex (fibre non modifiée) Longueur de fibre 40 mm (fibre greffée) 32 mm (fibre non modifiée) Poids de surface du non-tissé sans liant 376 9/m2 Température de presse 800C Pression 32,5 kp/cm2 Temps de refroidissement 13 minutes Exemple 3 Type de fibre Laine de cellulose non modifiée (temps de descente ( 2,0 secondes) Titre 3,6 dtex Longueur de fibre 30 mm Poids de surface du non-tissé sans liant 233 g/m2 Température de presse 800C Pression 32,5 kp/cm2 Temps de refroidissement 13 minutes Exemple 4 Type de fibre Linters de coton commercial hautement blanchi Titre - . - Longueur de fibre -. - Poids de surface de non-tissé sans liant 400 9/m2 Température de la presse 800C Pression 40,0 kp/cm Temps de refroidissement 13 minutes Exemple 5 Type de fibre Me lange de 50 % de cellulose régénérée greffée avec le sel de sodium de l'acide poly méthacrylique et 50 ffi de laine de cellulose non modifiée Titre 2,2 dtex (fibre greffée) 2,8 dtex (fibre non greffée) Longueur de fibre 40 mm (fibre greffée) 40 mm (fibre non greffée) Poids de surface du non-tissé sans liant 230 g/m2 Température de la presse 800C Pression 35,0 kp/cm2 Temps de refroidissement 16 minutes Exemple 6 Type de fibre Cellulose régénérée greffée avec le sel de Nazie l'acide polyméthacrylique Titre 7,2 dtex Longueur de fibre 40 mm Poids de surface du non-tissé sans liant 188 g/m2 Température de la presse 800C Pression 32,5 kp/cm2 Temps de refroidissement 13 minutes Exemple 7 Type de fibre Mélange de 50 s de cellulose régénérée greffée avec le sel de Na de l'acide polyméthacrylique et 50 % de laine de cellulose hydrophile non modifiée Titre 7,2 dtex (fibres greffées) 2,8 dtex (fibres non modifiées) Longueur de fibre 40 mm (fibres greffées) 32 mm (fibres non modifiées) Poids superficiel des fibres sans liant 376 g/m Température de presse 80 C Pression 32,5 kp/cm2 Temps de refroidissement 13 minutes Tableau numérique Expansion (ml) Absorption du Poids liquide après Matériau (g) 1 min. 3 min. 15 min. 15 minutes (g) Fibre de carboxy- 1,5 2,0 3,8 6,6 15,1 méthylcellulose pour comparer Exemple 1 1,5 3,5 4,0 4,2 13,0 Exemple 2 1,5 3,6 3,9 3,9 12,4 Exemple 3 1,S 3,3 3,5 3,5 11,6 Exemple 4 1,5 3,4 3,8 3,8 11,3 Exemple 5 1,5 4,7 4,8 4,9 12,2 Exemple 6 1,5 4,4 4,4 4,5 14,0 Exemple 7 1,5 5,1 5,4 5,4 12,0 Les valeurs indiquées dans les présents exemples pour l'expansion des échantillons en ml ont été évaluées grâce au fait que 1,5 g de chaque échantillon a été mis dans une membrane en caoutchouc en forme de tuyau et celle-ci a été solidement appliquée sur l'échantillon à l'aide d'un bain d'eau agissant de l'extérieur. La pression du bain d'eau se montait à une colonne d'eau de 170 mm. Les échantillons ont alors été mis en contact avec un liquide remplaçant le sang, à même pression, et l'extension du volume en fonction du temps a été mesurée en recueillant et en pesant la quantité d'eau déplacée. Le liquide remplaçant le sang utilisé avait la composition suivante 70 g de Tylose H 20 (Hoechst) 50 g de NaCl 20 g de NaHC03 5 g de colorant rouge 500 g de glycérine Eau pour ajuster à 5000 ml. Les valeurs pour l'absorption d'eau après 15 minutes ont éte déterminées par pesée en retour Le temps de descente indiqué dans les exemples comme évaluation des propriétés hydrophiles de la laine de cellulose a eté estimé selon les normes suivantes : L'estimation a été faite de telle sorte que 5 g d'échantillon ont été versés à sec dans une corbeille métallique sèche et cylindrioue en fil de cuivre de C,4 mm d'épaisseur. Le diamètre de la corbeille atteint 80 mm, sa hauteur 50 mm et sa largeur de maille 15-25 mm. La corbeille pesait 2,7 g. Après remplissage, la corbeille métallique était maintenue horizontalement à 1 cm au-dessus du niveau d'eau d'un bain d'eau distillée à 200C et lâchée. A l'aide d'un chronomètre, on déterminait le temps qui s'écoulait jusqu'à la chute de la corbeille. Le temps de descente était calculé sur la moyenne de trois mesures. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Matière absorbante à pouvoir élevé d'absorption et de rétention pour les liquides physiologiques pour employer dans les articles hygiéniques à n'utiliser qu'une fois, caractérisée en ce qu'elle consiste en un mélange pressé à chaud de 70-98 % en poids de fibres longues en cellulose naturelle, régénérée, modifiée et/ou greffée avec 2-30 IL en poids de liant thermoplastique, solide, soluble dans l'eau. 20) Matière absorbante conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle se présente sous forme de petites particules, bandes, écailles ou copeaux. 30) Matière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient comme liant des polyalkène-glycoléthers solides linéaires ou réticulés ou des copolymérisats de ceux-ci avec de l'oxyde de propylène. 40) Procédé pour la fabrication d'une matière absorbante conforme à l'une au moins des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une nappe non tissée en fibres longues de cellulose naturelle, régénérée, modifiée ou greffée à l'état sec, est pressée ensemble.avec 2-30 IL en poids d'un liant thermoplastique soluble dans l'eau à une température située au-dessus de la température de fusion du liant sous une pression de 10-100 kp/cm2, de préférence 2-50 kp/cm3, et est réduite, après refroidissement à température ambiante, le cas échéant, en petites particules, bandes, écailles ou copeaux. 50) Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le liant est apporté sous forme de poudre ou de fibres dans la nappe non tissée. 60) Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le liant est apporté sous forme de feuilles ou de bandes de feuilles sur la nappe non tissée.