Brevet FR2328073A1 — publié le 19770513

La présente invention concerne, une nappe non tissée obtenue par voie humide, présentant une résistance à l'abras.ion élevée ainsi que de bonnes propriétés de souplesse et de draDabilité. L'invention concerne une nappe non tissée dont l'amélioration de la résistance à l'abrasion est due à la présence d'une fine couche superficielle de fibres papetières, de préférence raffinées, de fibres artificielles ou synthétiques autoliantes ou de leur mélange, cette couche étant dépourvue de liant, la nappe non tissée obtenue pouvant ultérieurement être liée par n'importe quelle méthode connue. Il est déjà connu de fabriquer par voie humide des articles non tissés présentant deux couches différentes de fibres ; cependant, les articles obtenus jusqu'à présent sont très différents de ceux décrits dans l'invention, aussi bien par leur aspect que par leurs propriétés. On peut citer par exemple la matière en feuille décrite dans le bre vet français n" 1 144 245, qui peut être utilisée comme substitut du cuir et qui comporte une couche de base constituée de fibres de gros diamètre et une couche protectrice épaisse de fibres plus fines, toutes ces fibres étant noyées dans un liant polymère extensible. On peut citer également le complexe fibreux du brevet français numéro 2 171 603 comportant une couche de base constituée de fibres textiles éventuellement en mélange avec des fibres origine papetière, et une couche protectrice épaisse de fibres courtes qui sont de préférence des fibres papetières non raffinées, l'ensemble de ces couches étant rendu solidaire par l'intermédiaire d'un liant, la couche de base étant de plus renforcée selon un motif intermittent d'un liant améliorant la résistance à la traction et à l'éclatement du complexe. I1 a maintenant été trouvé une nouvelle nappe non tissée présentant de bonnes propriétés de souplesse, de drapabilité et dont les propriétés de résistance à l'abrasion sont considérablement augmentées par la présence d'une fine couche superficielle de fibres exemptes de liant et dont la cehision est due au développement de grandes facultés de liaison La présente invention concerne une nappe non tissée obtenue par voie humide, souple, possédant une résistance à l'abrasion élevée et comportant - une couche de base constituée de fibres d'origine naturelle, artificielle ou synthétique, ou de leur mélange, et contenant éventuellement un liant, - au moins une couche de surface constituée de fibres papetibres, de préférence raffinées, de fibres artificielles ou synthétiques possédant un pouvoir autoliant ou de leur mélange, le poids de cette couche représentant au plus 10 7. de la couche de base. Selon l'invention, la couche de base est constituée de fibres d'origine naturelle comme la pâte de bois, la laine ou le coton, d'origine artificielle comme la viscose, l'acétate ou le triacétate de cellulose, ou de fibres à base de polymères synthétiques comme les polyamides (hexaméthylène adipanide, polycaproamide, etc...), les polyesters (polytéréphtalate d'éthylène), le polyacrylonitrile, les polymères acryliques, les polymères et copolymères vinyliques (chlorure de vinyle ou de vinylidène), les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène), etc... ou encore les mélanges de ces polymères ou bien copolymères. éventuellement Le liant/contenu dans la couche de base est de type connu dans les techniques de liage des nappes non tissées.On peut citer à titre d'exemple des résines vinyliques.telles que halogénures de vinyle, chlorure ou acétate de polyvinyle, les résines polyacryliques telles que polyacrylate d'éthyle, de méthyle ou de butyle, les résines oléfiniques : polyéthylène, polypropylène, les résines à base de caoutchouc, les polyuréthanes, les polyesters, etc... La couche de surface est constituée de fibres possédant un pouvoir autoliant dû à leur géométrie particulière favorable au développement de grandes facultés de liaisons. Parmi ces fibres, on peut citer les fibres papetières de préférence raffinées car le traitement mécanique de raffinage augmente leur surface. On peut également utiliser certaines fibres artificielles de structure particulière, telles que des fibres cellulosiques présentant une section transversale avec un orifice dans la partie centrale et communément appelées "fibres creuses", ou encore des fibres synthétiques à section transversale aplatie. Selon l'invention, il a été constaté qu'une couche de faible épaisseur suffisait pour obtenir une nappe encore souple et de bonne résistance à l'abrasion. Avec des fibres papetières, ce qui constitue la forme de réalisation préférentielle de l'invention, les résultats sont d'autant meilleurs, à épaisseur égale, que les fibres sont plus raffinées. D'une manière générale, on obtient toujours de bons résultats lorsque l'épaisseur de la couche superficielle représente jusqu'à 10 Z du poids de la couche de base. Dans le cas particulier des fibres papetières raffinées, une couche inférieure à 5 % est largement suffisante. Pour la fabrication de la nappe non tissée selon l'invention, on utilise les techniques papetières habituelles adaptées au dépôt de couches successives, généralement une machine à fabriquer le papier possédant deux caisses de tette, une de ces caisses étant alimentée d'une dispersion aqueuse des fibres de la couche de base, éventuellement d'un liant ou autres adjuvants habituels, l'autre caisse étant alimentée d'une dispersion aqueuse des fibres de la couche de surface, mais sans liant. A titre d'exemple, on peut utiliser le dispositif tel que décrit dans le brevet français ne 2 067 720. Après formation de la nappe sur la toile de formation , celle-ci est essorée, séchée, éventuellement imprégnée de la manière habituelle. Les nappes non tissées obtenues selon l'invention présentent une bonne souplesse et une excellente résistance å l'abrasion ; elles sont utilisées avantageusement pour la fabrication d'articles à jeter, par exemple draps de lit, nappes, masques et casaques de chirurgien, blouse de travail, et articles analogues. Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif mais non limitatif pour illustrer l'invention. Dans ces exemples, la souplesse ou drapabilité, et la rigidité à la flexion, ont été mesurées au test CANTILEVER selon la Norme ISO TC 94/SC 1139 F mars 1970. La résistance à l'abrasion, qui est exprimée par la perte de poids, que subit le matériau en fonction du temps, a été déterminée à l'aide du dispositif représenté sur les figures 1 et 2 annexées. Ce dispositif comporte un axe horizontal 1, tournant à 160 tours/min, sur lequel est fixé un rectangle 2, de 25 x 17 cm, de 10 mm d'épaisseur, en feuille commercialisée sous l'appellation de caoutchouc cellulaire étanche noir par la Société RUBCO. Le bout Libre du rectangle est lesté par une bande de caoutchouc 3 > de 50" Shore de dureté, de 15 x 2 cm, et de 5 mm d'épaisseur. Trois lames d'acier 4, de 12 x 4 cm, et de 0,125 mm d'épaisseur, sont fixées sur la génératrice opposée à la ligne de fixation du caoutchouc cellulaire afin d'empêcher ce dernier de s'enrouler sur l'exe ; l'extrémité libre de ces lemes est protégée par un rectangle de caoutchouc de 500 Shore de dureté, de 15 x 2cm et de 5 ma d'épaisseur. Un échantillon 6 de la nappe non tissée, mesurant 10 x 10 cm, est placé sous l'appareil, sur un plan horizontal, à 15 cm au-dessous de l'axe tournant, de manière que le rectangle de caoutchouc cellulaire balaie toute la surface de l'éprouvette de manière uniforme. L'échantillon à tester est pesé au début de l'essai et ensuite de minute en minute. On tourne l'échantillon de 1800 entre deux pesées, en présentant toujours la même face vers le haut. On ponce le caoutchouc cellulaire avec un papier de verre, après chaque 10 min d'essai pour éviter le bouchage des alvéoles. On trace la courbe de la perte de poids subie par la nappe par centimètre carré et en fonction du temps. Exemple 1 Sur un matériel de laboratoire désigné communément sous le nom de "formette", on fabrique une nappe dans les conditions suivantes Pour former la couche de base, on prépare une suspension dans 10 litres d'eau,- d'un mélange de - 6,8I6 g, soit 48 p de fibres de pin non raffinées, - 0,284 g, soit 2 p. de fibres polynosiques raffinées à 830SR et commercialisées par la Société RSONE-POULENC-TEXTILE sous le nom de "fibre BX", - 3,550 g, soit 25'p. de fibres de fibranne de viscose de 1,7 dtex (1,5 den) 10 mm, - 3,550 g, soit 25 p. de fibres de fibranne de viscose de 1,7 dtex (1,5 den) 5 nin. On introduit un litre de cette suspension, et 9 litres d'eau dans le bol cylindrique de 20 cm de diamètre de la formette de laboratoire. On égoutte les fibres à faible vitesse en introduisant simultanément de l'eau à la surface de la suspension qui ne doit pas être agitée par cet apport continu. L'introduction de l'eau est effectuée à l'aide d'uncpomme d'arrosoir dont le diamètre est légèrement inférieur à celui du bol. Pour former la couche de surface, on prépare une suspension de 3,140 g de fibres de pin non raffinées, dans 10 litres d'eau. Après formation de la couche de base au fond du bol, on verse lentement 0,300 litre de cette suspension à la surface de la colonne d'eau ; on continue l'introduction d'eau b l'aide de la pomme d'arrosoir pendant le temps nécessaire à la répartition des fibres de la seconde suspension ; on arrete l'adduction d'eau et on égoutte rapidement le contenu du bol. La nappe est séchée dans un séchoir à tambour 105 OC, pendant 3 minutes. La nappe obtenue a un poids total de 48 g/m, et présent eune couche de surface de 3 g/m2, qui représente 6,25 % du poids de la couche de base. Dans les mêmes conditions, on fabrique une autre nappe avec une couche de surface de 4,5 g/m, soit 10 % de la couche de base. La résistance a l'usure, qui est mesurée à l'aide du dispositif qui a été décrit ci-dessus, est exprimée par la perte de poids subie par la nappe en fonction du temps. Les courbes obtenues pour chaque nappe sont comparées à celle d'une nappe non tissée identique mais non surfacée, à l'aide de la figure 3 annexée.La souplesse et la rigidité à la flexion des nappes, sont indiquées dans le tableau-suivant Taux de surfaçage Témoin 3 g/m 4,5 g/m I I ! Souplesse - Lon- @ 9,9 ! 11,1 1 11,7 I gueur de courbure1 I I I en centimètres Rigidité à la 540 875 I flexion (mgXcm) I . @ I ! I On constate qu'un surfaçage de la couche de base par des fibres papetières non raffinées, conduit à une augmcntation de la résistance à l'abrasion sans altérer outre mesure la souplesse de la nappe Exemple 2 On fabrique une nappe non tissée dans les conditions de l'exemple 1, en déposant sur une couche de base identique, une conche de surface de 1,5 g/m2 à partir d'une suspension de 3,140 g de fibres de pn raffinées à 25 SR, dans 10 litres d'eau. On fabrique deux autres nappes en répétant les mêmes opérations en dépasant sur la mêm couche de base une couche de 3 z/m et une couche de 4,5 g/m, à partir de la suspension décrite ci-dessus. La résistance à l'usure de ces nappes, comparée à celle dtun témoin non surfacé, est exprimée à l'aide des courbes représentées sur la figure 4 annexée. La souplesse et la rigidité à la flexion sont exprimées dans le tableau suivant Taux de surfaçage Témoin 1,5 g/m 3 g/m 4,5 g/m Souplesse - Lon- I gueur de courbure ! 9,9 ! 9,9 ! 10,9 ! 11,6 ! en centimètres Rigidité à la flexion (mgxcm) 540 560 780 965 On constate qu'un faible surfaçage de la couche de base par des fibres papetières raffinées à 25 SR, conduit à une augmentation de la résistance à l'usure, sans altérer de beaucoup la souplesse de la nappe. Exemple 3 On fabrique trois nappes non tissées dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 2, sauf que l'on remplace les fibres papetières raffinées à 250SR de la couche de surface, par des fibres papetières raffinées à 35 SR. Comme précédemment, la résistance à l'usure de ces nappes est représentée par les courbes de la figure 5 annexée. La souplesse et la rigidité à la flexion sont indiquées dans le tableau suivant Taux de surfaçage Témoin 1,5 g/m 3 g/m 4,5 g/m ! Souplesse - Lon- @ gueur de courbure 9,9 11,7 12,2 12,8 f en centimètres I @ Rigidité à la flexion (mgxcm) 540 935 1085 1300 I ! I t On constate qu'un faible surfaçage de la couche de base par des fibres papetières raffinées à 350SR, conduit à une augmentation de larésistance à l'usure sans altérer considérablement la souplesse de la nappe. De plus, on peut ajouter que, si on compare les résultats illustrés par les graphiques relatifs aux exemples 1, 2 et 3, on constate qu'ils sont d'autant meilleurs pour un meme taux de surface, que le degré de raffinage des fibres est élevé. Exemple 4 On fabrique trois nappes non tissées dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 2, sauf que la couche de surface est obtenue à partir d'une suspension de 0,785 g de fibres polynosiques raffinées à 83 SR et commercialisées par la Société RHONE-POULENC-TEXTILE, sous le nom de "fibres BX". La résistance à l'usure est exprimée à l'aide de la courbe représentée sur la figure 6 annexée.Les mesureSde la souplesse et de la rigidité à la flexion sont indiquées dans le tableau suivant I 2r 2 t Taux de surfaçage I Témoin 10,25 g/m 10,50 g/m10,75 g/m I I g/m R,5 g/m21 I 1 @ I I ! ! ! I ! Souplesse - Lon- ! I I ! ! ! ! gueur de courbure 9,9 9,9 10,2 11,1 11,1 11,5 en centimetres Rigidité à la fiexion (mgXcm) 540 540 600 780 785 880 I I ! I I ! ! ! On constate qu'un très faible surfaçage de la couche de base par des fibres polynosiques raffinées à 830SR conduit à une augmentation de la résistance à l'usure sans altérer considérablement la souplesse. Exemple 5 On fabrique quatre nappes non tissées dans les conditions de l'exemple 1, et présentant respectivement : 2 - a) une ouche de surface de 1,5 g/m2 de fibres papetières non raffinées de l'exemple 1 j - b) une couche de surface de 1,5 g/m de fibres papetières raffinées à 25 SR de l'exemple 2 ; - c) une couche de surface de 1,5 g/m de fibres papetières raffinées à 35 SR de l'exemple 3 ; - d) une couche de surface de 1,5 g/m de fibres polynosiques raffi- nées à 83 SR de l'exemple 4. Les nappes sont ensuite imprégnées d'une quantité représentant 20 7. en poids par rapport aux fibres d'un liant acrylique commercialisé par la Société SOPROSOIE sous le nom de SOPRALCO N 264. La résistance à l'usure des nappes ainsi obtenues étant bien supérieure à celle des nappes non imprégnées, les mesures sont effectuées à l'aide d'un abrasimètre LHOHARCY, Modèle US 01, tel que décrit dans la Norme AFNOR T 46012, chargé à 2 kg et dont le cadre est équipé d'une nappe non tissée voie humide commercialisée sous la référence T 8I2080 par RHONE-POULENE-TEXTILE. Comme précédemment, on trace-la courbe de la perte de poids subie par chacune de ces nappes en fonction du temps ; les courbes sont représentées sur la figure 7 annexée. On constaté/l'amélionation de la résistance à l'usure de la nappe se manifeste même après un liage chimique de la nappe et que la résistance à l'usure de la nappe est d'autant plus élevée que le degré de raffinage de la couche de surface est élevé. R E V E N D I C A T I O N S 1. Nappe non tissée obtenue par voie humide, souple, possédant une résistance à l'abrasion élevée, et comportant-: - une couche de base constituée de fibres d'origines naturelle, artificiel le ou synthétique, ou de leur mélange, et contenant éventuellement un liant, - au moins une couche de surface constituée de fibres papetières de préférence raffinées, de fibres artificielles ou synthétiques possédant un pouvoir autoliant ou de leurs mélanges, le poids de cette couche représentant au plus 10 Z de la couche de base. 2. Nappe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de surface est constituée de fibres papetières raffinées à 250SR. 3. Nappe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de surface est constituée de fibres papetières raffinées à 350SR. 4. Nappe non tissée selon la revendication 1, caractérisée. en ce que la couche de surface est constituée de fibres polynosiques raffinées à 830SR. 5. Nappe non tissée selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que la couche de surface représente au plus 5 Z en poids par rapa port à la couche de base. 6. Nappe non tissée selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisée en ce quelle est imprégnée d'un liant chimique.