Brevet FR2352088A1 — publié le 19771216

On ccnnait depuis longtemps les étoffes non tissées à liant résineux, Ces étoffes se sont largement répandues pour les produits dans lesquels la douceur et l'absorptivité sont importants mais elles manquent de solidité. Un moyen de surmonter cet inconvénient est d'augmenter la quantité de résine dans l'etofee, ce qui en augmente la solidité mais en diminue les autres propriétés souhaitables, en particulier la douceur et l'absorptivité. Des procédé dés spéciaux ont été mis au point pour surmonter ces inconvénients. Dans le brevet américain 3 009 822, on utilise un liant spécifique Dour produire des étoffes non tissées. Ce liant est utilisé en très petites quantités pour donner des étoffes non tissées solides mais douces. Lais ce dant est principalement utilisable avec les fibres cellulosiques.Dans les brevets américains 3 535 142, 3 536 518, 3 649 330, 3 706 595, et 3 720 562, on décrit plusieurs procédas de reglage du dépôt de liant résineux pour l'utiliser le plus efficacement possible à la production d'étoffes non tissées douces et solides. Bien que ces deux procédés donrent des étoffes non tis- sées plus solides, ils ne permettent pas d'obtenir des étoffes non tissées possédant la solidité et la aurabilité recherchées tout en conservant les propriétés souhaitables de douceur et d'absorptivi te. On a également mis au point plusieursautres procédés de production d'étoffes non tissées solides sans utiliser des quantités excessives de liant ou même sans liant. Le brevet américain 3 485 705 decrit un procédé utilisant des forces hydrauliques pour regrouper les étoffes de façon à obtenir des produits solides n'ayant pas besoin de liant. On a également mis au point plusieurs procédés de piquage ou de couture à l'aisuil- le pour réaliser des étoffes non tissés solides et ne nécessitant pas de liant.Beaucoup de ces produits sont largement répandus pour des usages particuliers eais chacun de ces procédé souffre des inconvénients ci-après; très faible vitesse, grande quantité d'énergie nécessaire a l'obtention du produit; procédé applicable uniquement avec des couches de fibres de grand poids; incorporatio a'un fil ou d'une pioure au produit; et considérations é^onomiques générales. Dan le passé on a mis au point plusieurs liants résineux nouveaux et perfectionnés Dor être utilisés avec des étoffes non tissées. Très souvent on peut produire dans ces liants, par chaleur, par pression, ou par d'autres moyens, des lissons transver sales donnant des liants plus solides et, peut être une étoffe non tissée plus solide et plus durable. Les liants à liaisons transversales améliorent bien la solidité de l'étoffe à 1' tat humide mais non sa solidité fondamentale ni ses exigences en ce qui concerne la quantité de liant. Certains de ces procédés de fabrication d'étoffes non tissées comprennent le traitement des matieres constituant le liant au moyen de radiations ultraviolettes, comme on le décrit dans le brevet britannique 1 346 063. L'inventeur a découvert une nouvelle étoffe non tissée à liant résineux contenu une faible quantité de liant et présentant selon les fibres utilisées, des propriétés meilleures que celles dues à la matière fibreuse fondamentale utilisées Le nouveau procédé de fabrication d'étoffes non tissées à liant résineux selon l'invention est simple et économique, ne nécessite qu'une très faible consormation d'énergie, est propre, et ne pollue que peu ou pas l'environnement. Conformément à l'invention, la nouvelle étoffe non tissée à liant résineux comprend une couche de fibres polyesters, de fibres polyamides, ou de mélange de ces deux fibres . Un liant polymépris in situ est réparti dans cette couche soit sur la totalité de sa surface, soit selon un motif déterminé; ce liant est choisi dans la classe comprenant: les polymères d'uréthanes modifiés par diacrylate, les polymères d'esters modlfés par diacrylate, les polymères de silicones modifiés par diacrylate, les polymères d'oléfines modifiés par diacrylate, les polymères d'époxides r-dffifiés nar diacrylate, les polymères d'acétate de vinyle modifiés par diacrylate, les produits de réaction polym.éricues des -olythénes et des polytiiiols, es interpolymères des résines polyesters et d'un monomère vinylique, et les mélanges de ces divers produits. L'étoffe non tissée à liant résineux convient moins se 2 du tords de la couche de fibres en liant polymérisé, e T'étoffe non tissée liée a une résistance mécanique à sec d'au moins 1,1 kg/2 ,4 mm pour 6g par 0,8 m2 et une résistance mécanique à l'état humide d'au moins 80% de sa résistance mécanique à l'état sec. L'étoffe ion tissée liée , nouvelle et perfectionnée, selon l'invention est fabriquée en const tuant une couche de fibres de polyesters et/ou de nylon. On applique cette couche de 2 à 25 environ du poins de la couche d'une matière polymérisable sen fibre aux radiaticns, choisie dans lu classe comprenant: les polymères d'uréthanes modifiés par diacrylate, les polymères d'esters modifiés par diacrylate, les polymères de silicones modifié par diacrylate, les polymères d'oféfines modifiés par diacrylate, les polymères d'époxydes modifiés par aiacrylate, les polymères d'acétates de polyvinyle odifiés par diacrylate, les mélanges de polythènes et de polythiols, les résines polyesters dissoutes dans les monomères vinyliques, et les mélanges de ces divers produits. Le liant peut être appliqué sur toute la surface ou selon n'importe quel motif désiré. La couche fibreuse recouverte de la matière polymérisable est soumise à une radiation d'un faisceau d'électrons de 0,1 à 9 mégarads environ pour polymériser la matière et faire adhérer les fibres ensemble pour réaliser l'étoffe non tissée liée perfectionnée. L'invention est dédrite, ci-apres en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels -la figure 1 est une vue en perspective d'une étoffe non tissée à liant résineux selon l'invention : - la figure 2 est un diagramme de fabrication représentant les phases de la production de l'étoffe de la figure 1; a figure 3 est un graphique comparatif des courbes de résistan ce mécanique de l'étoffe selon l'invention et d'une étoffe sem blable de type antérieur, La figure 1 montre une étoffe non tissée à liant résineux 10, conforme à l'invention, conprenant ure coucne de ratière fibreuse 11 à travers laquelle est réparti un liant polymérisé 12. La figure 2 montre un diagramme d'un procédé de fabrication des étoffes selon l'invention comprenant trois phases principales: a) formation d'une couche de matière fibreuse (cadre 1); b) application à la couche fibreuse d'un liant résineux polyméri sable, de types spécifiques, sensible aux radiations (cadre 2); et c) irradiation, jusqu'à un degré spécifique et d'une façon spé cifique, dela couche fibreuse portant le liant polymérisable (cadre 3); pour réaliser les étoffes selon l'invention. La couche de matière fibreuse peut être réalisée par une quelconque des techniques bien connues de production de nappes fibreuses telles que cardée, dépôt par courant d'air, dépôt par courant d'eau, ou n'importe quel autre procédé connu de production de nappes fibreuses. Les types de fibres utilisés à la production de la couche de matière fibreuse sont les fibres polyesters, les fibres polyamides ou les mélanges de ces deux fibres. L denier et la longueur de la fibre ne concernent pas l'invention et l'on peut utiliser pour celle-ci, des fibres de diverses longueurs depuis des fibres de quelques millimètres de long jusqu'à des filaments continus. Le poids de la cruche fibreuse peut varier dans de très grandes limites allant de 6,4g (on moins) à plusieurs centaines de grammes par 0,8 m2. Un avantage important du procédé de l'in vention est son aptitude à produire des étoffes pratiguement de n importe quel poids. Beaucoup procédés anciens ne conviennent généralement bien qu'à une gamme étroite de poids. Les liants utilisables com ormémert à l'invention sont ceux qui se polymériseront ou roagiront chimiquement lorsqu'ils seront soumis à la radiation d'un faisceau d'électrons. Je préférence, les liants seront à l'état liquide lors de leur application à la nappe et auront une viscosité facilitent cette application.Les liants qui se sont. révélés appropriés n la fabrication des etoffes selon l'invention sont ceux noisis dans la classe comprenant: les polyuréthanes modifiés par dlacrylate, les pclyesters modifiés par diacrylate, les polysilicones modifiés par diacrylate, les polyoléfines modifiées par diacrylate, les résines époxides modifiées par diacrylate, les poly(acétates de vinyle) modifiés par diacrylate, les mélanges de polythènes et de polythiols, les résines polyesters dissoutes dans des monomères vinyliques, et les mélanges de ces produits. Le liant peut être appliqué a la nappe par n'importe quelle technique bien connue dans cette industrie, telle que : satura tion, projection, impression, ou autres procédés faisant pénétrer le liant dans la totalité de la nappe fibreuse ou le disposant selon des zones correspondant à un motif déterminé, comme il est connu dans ce genre de fabrications. Le liant est utilisé en petites quantités basées sur le poids de la nappe. L'expérience a révélé que des quantités comprises entre 2 et 25% environ conviennent parfaitement à l'invention. Si la quantité de liant déposée sur la nappe est inférieure à 2%, le produit final n'a pas la résistance mécanique recherchée. Si cette quantité est supérieure à 25%, les propriétés souhaitées des fibres sont fortement éclipsées par le liant et la nature du produit l'apparentant à un tissu ou une étoffe est réduite. En général, une quantité moindre de liant peut être utilisée si le liant est disposé selon un motif prédéterminé sur la nappe que si cette dernière en est totalement saturée. Mais ceci dépendra évidemment du type et de la longueur des fibres employées ainsi que du motif spécifique des zones pourvues de liant. la nappe fibreuse recouverte de la matière polymérisable est soumise à des radiations. La radiation utilisée devra avoir une longueur d'onde comprise entre 0,001 et 1 angstrom et une fré quence comprise entre 10 8 et i. o21 cycles par seconde avec une é- nergie comprise entre 1Q4 io7 électron-voltsO Une source de radiations appropriée est l'appareil de radiations à faisceau d'électrons à haut niveau d'énergie fabriqué par la société dite "Energy Sciences Inc." de Bedford (Mass. E.U.Â.). Les produits de la présente invention possèdent des résis tances mécaniques très élevées grâce à l'addition de très faibles quantités de liant. Plusieurs théories ont été avancées pour ex- pliquer la raison pour laquelle les nouvelles étoffes non tissées à liant résineux seion ltinventlon possèdent des résistances ~;é- caniques inattendues grâce à de faibles additions de liant. Une de ces théories est que la radiation produit la formation de radicaux libres dans les fibres elles-mêmes et que ces radicaux libres réagissent avec le liant au cours de la polymérisation de ce dernier pour former des liaisons chimiques fortes entre la fibre et le liant polymérisé.Jusqu'à ce jour 1' Éxpérience ne permet pas d'affirmer que ceci soit vrai bien qu'on ne puisse pas déduire le contraire. Une autre théorie avancée est que le type de radiation utilisé nettoie la surface des fibres et polymérise le liant d'une manière plus efficace, de sorte que l'adhérence entre le liant et la surface de la fibre est grandement améliorée. Cette seconde theorie non plus n'a pas été corroborée ,jusqu'ici par l'ezpérience. Il est possible que d'autres théories soient avancées dans l'ave- nir, mais quelle que soit la théorie l'experience a enseigné à produire des étoffes non tissées possédant une résistance mécani- que améliorée au-delà de toute attente en utilisant de faibles quantités de liant résineux. La figure 3 est un graphique comparatif de la résistance à sec d'une nappe cardée liée, conforme à l'invention, avec celle d'une nappe cardée à liant résineux usuelle. Les pourcentages de quantité de liant ajoutés à la nappe cardée sont portés en abscis- se et la ténacité de l'étoffe obtenue en g/=m/ng est portée en ordonnée. On réalise une nappe cardée de fibres polyesters a laide de fibres de 1,75 denier et de 30mm de long. Cette nappe pèse 29g/ 0,8 m2. On utilise la moitié de la nappe à faire des étoffes selon l'invention et le reste à faire des étoffes selon les procédés anciens. Pour faire des étoffes selon l'invention on utilise une solution dans l'acétone de résine époxide modifiée par diacrylate. On utilise des concentrations de 1,5%, 3% et 6% pour détorriner divers points de la courbe, La nappe est plongée dans les aiverses solutions, comprimée et irradiée par un faisceau d'électrons, conformément à l'invention. Pour faire des étoffes selon les procédés anciens on utilise un copolymère de chlorure de vinyle et d'un ester d'acrylate inférieur vendu par la société B.F. Goodrich sous la marque on 576. Des réseaux aqueux de diverses concentrations de copolymères sont appliqués sur la nappe et celle-ci est durcie et séchée. Les concentrations utilisées sont de 1,25%, 2,5% et 5% pour déterminer les divers points de la courbe. Les quantités de liant dans chaque produit obtenu, ainsi que la tenacité de chaque produit, sont déterminees par des proc dés classiques des ormes américaines ASTM et portées sur le graphique pour donner les courbes de la figure 3. les exemples qui suivent servent a illustrer les procédées de fabrication d'étoffes conformes à la pressente invention. Exemple I On utilise une nappe cardée de fibres polyesters. Les fibres utilisées sont de 1,75 denier et ont 38mm de long. L pe pèse, 29g/0,8m2. La nappe est saturée sur toute sa surface avec une résine époxide modifiée par diacrylate vendue par la société dite "Dow Chemical Company" sous la designation XD-7531.01. La résine est di@u@e vec de l'acétone jusqu'7 une concentration de 1,5% d ut @ ides. La nappe cardée est trempée dans le système rési- deux et comprimée pour en chasser l'excès de solution d'acétone. On laisse la mappe sécher à l'air pour en éli@iner l'acétone. La mappe a a reçu une addition d'environ 14% de résine. La nacre, por- tant le résine, est exposée dans un appareil à rideau d'électrons de 150 mm CD 150-50-10 fabriqué par la société dite "Energy Sciences Inc." de Bedford (Mass. E@A). L'échantillon reçoit une dose de 6 mégarads à une vitesse de ligne de 6m/min. Le rideau de faisceau a 1,2 mA avec une tension aux bornes de 175kV. Aux points d' exposition, il y a moins de 1C'OO parties d'oxygène rar million avec l'échantillon baigné é dans ne atrosthère d'azote a une pression de 0,7kg/cm2.La résistance mécanique de l'échantillon traité est essayée à l'aide d'un appareil d'essai de traction INSTRON conformément à la méthode n D-1117 de la Morme américaine ASTM. L'échan tillon traité crésente un résistance à la traction à sec, dans le sers machine, de 6,7 kg/25,4 mm ou une ténactié de 1200 g/25,4 mm/ 6,4g. La résistance à la traction à l'état humide, dans lesens machine, de l'échantillon est également déterminée à l'aide de l'ap- pareil d'essai de traction INSTRON selon la méthode D-1117 des Normes américaines ASTM et l'on constate qu'elle est de 5,7 kg/25,4mm ou qu'il a une ténacité de 100 g/25, 4mm/6,4g.Le produit lié convient fort bien comme doublure intermédi ire pour vêtements; Exemple I On procéde comme dans l'exemple I, sauf que les fibres de polyesters sont remplacées par des fibres de nylon de 1, 5 deniers et de 38mm de long. On obtient des résultats comparables. Exemple III On procède comme dans l'exemple I, sauf que la résine Dow est remplacée par une résine polyuréthane contenant du 2-éthyl--hexyl-acrylate vendu par la soci té dite "Lord Corporation" sous la désignation RD 484-34. n obtiert des résultats comparables. Exemple TV On procède comme dans l'exemple I, sauf qu'on remplace la résine Dow par un ester d'acrylate non saturé vendu par la société dite "Union Carbide Corporation" sous la désignation X-70. On obtient des résultats comparables. Exemple V On procède comme dans l'exemple I, sauf qu'on applique une quantité de résine Dow d'environ 21% du poids de la nappe de fibre. On obtient des résultats comparables. Exemple VI On procède comme dans l'exemple I, sauf que le dosage appliqué n'est que de 1,5 mégarad. On obtient des résultats comparables. Exemple VII On procède comme dans ltexemple I, sauf que l'application de résine se fait par impression sur la nappe selon un motif de quatre lignes diagonales par 25,4 mm et que la quantité de résine appliquée n'est que 4% du poids de la nappe. On obtient des résultats acceptables. Exemple VIII On procède comme dans l'exemple I, sauf que l'échantillon est traité à 500 kV à l'aide d'un faisceau d'électrons explorateur vendu par la société dite : "High VoltageEngineering" de Burlington (jass. EUA). On obtient des résultats comparables. Exemple IX On réalise une nappe cardée de fibres polyesters. Les fibres utilisées sont de 1,5 denier et ont 4 mm de long environ. La nappe pèse environ 31 g/0,8m2. On projette sur la nappe de fibres polyesters environ 1g/0,8m2 d'une matière polyester therloplastique, servant de fibres de liaison de 8 denier par filaments, vendue par la Société dite "E.I. duPont Company". La nappe est chauffée à 188xi sous légère pression pour lier faiblement les fibres ensemble. La nappe faiblement liée est saturée sur toute sa surface avec 23% environ en poids de la résine époxide modifiée par diacrylate mentionnée dans l'exemple I et de la même manière que dans cet exemple. La nappe est irradiée comme décrit d ms l'exemple I et essayée de la même manière. L'étoffe obtenue possède une résistance à la traction à sec dans le sens machine d'environ 5,7 kg par 25,4 mm et une résistance à la traction à l'état humide dans le sens machine de 5,7 kg par 25,4mm. Bien qu'on ait décrit plusieurs exemples spécifiques de réalisation de linvention, celle-ci ne doit être considérée comme limitée ni par ces exemples ni par les caractéristiques spécifiques mentionnées mais peut comprendre d'autres caractéristiques équivalentes. Il doit être entendu que tout changement, modification ou variation peuvent y être apportés sans s'écarter du domaine de .'in- Invention REVENDICATIONS le Etoffe non tissée à liant résineux, caractérisée en ce qu elle comprend une couche de fibres choisies dans la classe comprenant les fibres polyesters, les fibres polyamides et les mélanges de ces fibres, et de 2 à 25% du poids des fibres d'un liant polymérisé in situ choisi dans la classe comprenant: les polymères d'uréthanes modifiées par diacrylate, les polymères d'esters modifiés par diacrylate, les polymères de silicones modifiés par diacrylate, les polymères d'oléfines modifiés par diacrylate, les polymères d'époxydes modifiés par diacrylate, les polymères d'acétate de vinyle modifiées par diacrylate, les produits de réaction polymériques de polythènes et des polythiols les interpolymères des résines polyesters et d'un monomère vinylique, et les mélanges de ces divers produits, ladite étoffe ayant une résistance à la traction à sec d'au moins 1,14kg par 25,4mm de largeur pour 6g par 0,8m2 et une résistance à la traction à l'état humide d'au moins 80% de sa résistance mécanique à l'état sec. 2. Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant est disposé selon un motif intermittent de zones spéciales. 30 Etoffe non tissée selon la revendication i, caractérisée en ce que les fibres sont des fibres polyesters. 4. Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant est une résine époxide modifiée par diacrylate. 5. Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les figres sont des fibres polyesters et en ce que le liant est une résine époxide modifiée par diacrylate. 6. Procédé de fabrication d'une étoffe non tissée à liant résineux consistant: à former une couche de matière fibreuse, à appliquer à ladite couche de 2 à 25% environ du poids de la couche d'un liant polymérisable choisi dans la classe comprenant. les polymères d'uréthanes modifiés par diacrylate, les polymères d'esters modifiés par diacrylate, les polymères de silicones modifiés par diacrylate, les polymères d'oléfines-modifiés par diacrylate, les polymères d'époxides modifiés par diacrylate, les polymères d'acétate de vinyle modifiés par diacrylate, les produits de réaction polymèriques des polythènes et des poly thiols, les interpolymères des résines polyesters et d'un mo omère vinylique, et les mélanges de ces divers produits, et à traiter ladite couche portent la matière polymérisable avec une radiation ionisante de 0,1 à 9 mégarads. 7. Procédé selon la reveneication 6, caractérisé en ce que le liant est appliqué selon un motif intermittent de zones espa ces 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la radiation ionisante a une longueur d'onde comprise entre 0,001 et 1 Angstrom, une fréquence comprise entre 1018 et 1021 cycles par seconde, et une énergie comprise entre 104 et 107 électron-Volts.