Brevet FR2446357A1 — publié le 19800808

La présente invention se rapporte à un procédé d'insertion de produits pulvérulents dits "super-absorbants" dans un matelas de fibres. L'invention concerne également les structures fibreuses absorbantes ainsi obtenues. Les produits dits "super-absorbants" sont des composés qui gonflent en présence du liquide à absorber, mais qui ne se solubilisent pas : le liquide est alors absorbé de façon quasiirréversible. Ce sont principalement des éthers cellulosiques, des alginates ou des polyacrylates modifiés. Leur mise en oeuv-re a fait l'objet de nombreuses études, et l'on connais ainsi de nombreuses méthodes pour les insérer dans un support. Selon la plupart des techniques connues, le produit superabsorbant est fixé à la surface du support ou bien incorporé dans la masse dudit support, les termes fixé ou "incorpore" signifiant qu'il existe une liaison rigide entre le produit généralement en poudre et le support. Cette liaison rigide est obtenue par la présence d'un produit additif responsable de 1 'adhésion. Cet additif, selon une premiere série de méthodes connues, peut être de l'eau : on parle alors de fixation du super-absorbant par mouillage. Ainsi, selon la méthode décrite dans le brevet français 2.319.434, le support est mouillé, puis les particules d'un éther cellulosique modifié sont déposées sur le support. Les particules gonflent et adhèrent au support, puis le liquide est éliminé par séchage. En variante, un procédé similaire est decrit dans le brevet américain 3.919.042, qui consiste à pulvériser par voie électrostatique des particules d'amidon sur une feuille de fibres cellulosiques contenant au moins 25 % d'eau. Selon d'autres méthodes, au contraire des précédentes, c'est le produit "super-absorbant" qui est humidifié. Par exemple, la méthode décrite dans le brevet français n0 2.122.432 consiste à appliquer sur un support cellulosique un gel gonflé d'eau (polyacrylamide réticulé), puis à sécher le laminé obtenu. Ou encore, celle décrite dans le brevet allemand 489.308 selon laquelle on humidifie la couche de poudre d'amidon (ou de dextrine ou de gélatine) pour la fixer. D'autres méthodes encore recourent à l'adjonction d'eau, comme agent de fixation de super-absorbant, à la fois sur le support et sur le produit absorbant. Ainsi, selon la technique décrite dans le brevet anglais n0 1.354.406, des feuilles d'ouate de cellulose, imprégnées ou non d'un composé cationique sont recouvertes d'une poudre d'un polymère hydro-absorbant, empilées et soumises à un traitement à la vapeur d'eau. L'ensemble constitué par le support fibreux et la poudre absorbante est également humidifie par traitement à la vapeur d'eau selon l'objet du brevet français n 2.066.234. Les techniques de fixation par mouillage présentent, en général, l'avantage d'être peu couteuses et simples, si lion excepte pour certaines méthodes décrites plus haut l'opération de séchage. Mais elles présentent l'inconvénient de faire gonfler les particules absorbantes avant séchage. Ce qui se traduit par une perte d'efficacité des particules absorbantes, leur état de surface étant modifie. En outre, plusieurs particules peuvent adhérer entre elles, ce qui conduit à la formation d'un film dans le cas, le plus probable, du déport d'une monocouche. Pour éviter la "gélification partielle" inévitable dans les procédés de fixation par mouillage, d'autres techniques de fixation recourent à l'utilisation d'un liant, autre que l'eau. #Ainsi, selon le brevet américain n0 3.903.889, on recouvre la surface de la structure fibreuse d'une couche de matière adhésive, ensuite on "saupoudre" des particules du produit absorbant les liquides sur ladite couche de matière adhésive. Selon un autre exemple constitué par la demande de brevet fran çais n 77 27 569 au nom de la demanderesse, l'ordre des étapes est inverse ; en effet, le liant, qui est de préférence une solution aqueuse de poly-alcoolvinylique est déposé sur la surface ce du composite obtenu après pulvérisation ou transfert du produit super-absorbant sur le support. Tous les procédés -de fixation du produit absorbant les liquides par un adhésif autre que lleau présentent aussi l'avantage d'être simples et peu coûteux et l'inconvénient d'affaiblir la capacité d'absorption du produit absorbant par la présence de l'adhésif sur une partie de la surface des grains. Pour cette raison, on a cherché à maintenir la poudre dans une structure fibreuse sans faire appel à un liant de quelque nature que ce soit. Le brevet américain n0 4.055#180 divulgue une structure fibreuse stratifiée destinée notamment aux serviettes périodiques et aux couches pour bébés, composée d'un matelas fibreux enveloppé d'une feuille de tissue-ouate sur laquelle est déposée sans être fixée une composition hydrocolloldale sous forme d'une poudre. Le composite obtenu est revêtu d'une feuille de polyéthylène dans laquelle sont conformées de multiples cavités' ou poches de forme semi-sphérique, par exemple, qui forment autant d'espaces clos pour l'expansion du gel. Dans cette réalisation, la poudre n'est pas "fixée", c'est-à-dire non collée au support. Au contraire, dans chaque cavité formée, une quantité délimitée de poudre est simplement enfermée.Pour que le liquide à absorber puisse atteindre la poudre absorbante, la feuille de polvéthylène est percée de très nombreux petits trous. Une telle structure ne remédie qu'en partie aux inconvénients pré cités du collage par liant ou du mouillage de la poudre etjou du support. En effet, on sait que le produit super-absorbant retient les liquides en augmentant son volume de façon très importante. Compte-tenu du volume forcément limité des poches pre-formées, la quantité de produit absorbant qui peut être introduite dans chacune d'elles reste elle aussi limitée. Si cette quantité est trop importante, les parois des poches formées dans la feuille de polyéthylène constituent un obstacle à l'expansion du gel, et, par conséquent, diminuent la capacité d'absorption de la structure. D'autre part, la feuille de polyéthylène est pré-formée, ce qui rend beaucoup plus difficile la mise en oeuvre du procédé d'obtention du stratifie. Enfin, l'écoulement du liquide par de nombreux petits trous de la feuille de polyéthylène qui peuvent s'obstruer facilement est très précaire. On connaît également une réalisation de la NATIONAL STARCH Company selon laquelle on dispose une grille thermoplastique entre deux feuilles de tissue-ouate, la poudre de super-absorbant étant simplement déposée à l'intérieur des mailles de la grille, et les deux plis de tissue-ouate étant maintenus par thermoliage sur la grille intermédiaire. Selon ce procédé, on évite le pré-formage d'une multitude de poches. Mais, de la même façon que pour le brevet US 4.055.180 déjà cité la quantité de poudre de "super-absorbant" qui peut être disposee entre les plis de ouate est limitez. Dans cette réalisation elle est limitée parla relative inextensibilité du plaide tissue-ouate. Ainsi, bien que la poudre ne soit plus fixée, l'obstacle principal à l'expansion du gel réside dans les parois non élastiques de la poche contenant la poudre. Le but de la présente invention est de remédier à tous les inconvénients précités en réalisant un nouveau procédé d'insertion de poudre de produit super-absorbant dans un matelas de fibres, permettant l'insertion de doses importantes dudit produit qui joue pleinement son rôle d'absorbant, et cela d'une manière simple, continue, et donc peu onéreuse. Pour atteindre ce but, on procède de la manière suivante - on dépose la poudre de produit super-absorbant en bandes dont la longueur est fonction du produit à réaliser, sur un matelas fibreux. - on recouvre le complexe obtenu d'une nappe de fibres ; - on lie ladite nappe fibreuse audit matelas fibreux selon des lignes et/ou des points, de manière à définir entre ledit matelas et ladite nappe des espaces dans lesquels une quantité déterminée de produit super-absorbant est emprisonnée. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le matelas fibreux et ladite nappe fibreuse sont tous deux des nappes de fluff de faible épaisseur. La nappe de fluff de recouvrement est alors avantageusement de largeur inférieure à celle sur laquelle est déposée la poudre, de manière à ne recouvrir que la zone saupoudrée. L'ensemble est matricé à froid à l'aide d'un cylindre dont la gravure forme un dessin réticulé des lignes de cohésion, chaque maille emprisonnant sans liaison rigide une certaine quantité de poudre de produit super-absorbant. Selon un second mode de réalisation de l'invention, la poudre est déposée sur un matelas de fibres super-frisées, hydrophobes ou hydrophiles, en fonction des résultats recherchés, puis on recouvre l'ensemble d'un second matelas de fibres synthétiques de polyester et de polypropylène. Le complexe obtenu est enfin calandré à chaud. Dans ce cas, la liaison des fibres est effectuée par thermo-fusion pour emprisonner la poudre. Le second matelas est avantageusement constitué par un voile de carde. De façon préférentielle, en variante de ce second procédé, la poudre est déposée en plusieurs bandes, puis on recouvre au moins lesdites bandes de poudre d'un second matelas ou nappe fibreux et enfin, après le calandrage à chaud, on découpe le complexe obtenu en bandes selon des lignes de découpe qui partagent longitudinalement les zones non recouvertes de poudre. Lesdites bandes sont ensuite enroulées en bobines, ce qui constitue une présentation très avantageuse du produit renfermant la poudre. Il est possible d'utiliser une telle structure fibreuse renfermant un produit super-absorbant en poudre dans un grand nombre d'articles absorbants, tels que couches, serviettes périodiques, aléses etc. La description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisation de l'invention est complétée par la description d'un exemple de serviettes périodiques dont la partie absorbante est directement obtenue par le procédé de l'invention. Cette description est complétée par les dessins suivants La figure 1 est une vue en coupe illustrant la structure du produit obtenu selon le premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente en vue perspective le produit de la figure 1. La figure 3 est un schéma illustrant les différentes étapes du premier mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est un schéma illustrant la structure du produit obtenu selon le second mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est un schéma illustrant le dessin de la gravure des cylindres de calandrage. La figure 6 illustre une variante du second mode de réalisation avec dépôt de la poudre en plusieurs bandes. La figure 7 est une coupe schématique d'une serviette périodique dont l'élément absorbant est obtenu selon le procédé de 1 'inven- tion. La figure 8 est une vue en perspective de la serviette périodique nl la figure 7. Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté sur le dessin des figures 1, 2 et 3, on dépose le produit super-absorbant en poudre 3 sur une nappe de mousse de cellulose 1 de faible épaisseur, inférieure à 5 mm, de préférence voisine de 1 mm. Une telle nappe de mousse-de cellulose est connue également sous le terme nappe de Uflufffl, Il s'agit d'un matelas de fibres cellulosiques, obtenue par voie seche, par une technique aujourd'hui parfaitement connue: simple défibrage à sec d'une feuille de pâte cellulosique, suivie d'une aspiration des fibres individuelles sur un support fixe ou un tapis transporteur. Le dépot de la poudre super-absorbant peut être fait de ma nière continue avec une vitesse relativement grande pour permettre une productivité élevée. Ensuite, une seconde nappe de fluff 2 de faible épaisseur, également de préférence égale a celle de la nappe 1, recouvre le complexe ainsi obtenu. La poudre se trouve alors prise en sandwich" entre les deux nappes de fluff 1 et 2. Enfin, pour emprisonner la poudre super-absorbante et pour apporter une certaine cohésion aux nappes inférieure et supérieure, on procède au matriçage (a froid) de la structure fibreuse obtenue, en la faisant passer entre des rouleaux de matriçage portant sur la périphérie des dents linéaires qui formeront sur le produit des. lignes de cohésion entre les deux nappes de fluff. De façon préférentielle, on utilise des cylindres dont la gravure forme -des alvéoles losangées. A titre seulement d'exemple, les alvéoles peuvent être des losanges de 11 mm x 7 mm et de profondeur 1,5 mm. Sur les figures 1 et 2, les lignes de matriçage sont schema et référencées 4. On voit qu'elles forment un dessin réticulé, chaque maille emprisonnant une certaine quantité de poudre de super-absorbant. Sur la figure 3, on a représenté par un schéma les différentes étapes de ce premier mode de réalisation du procédé. La pâte 5 est défibrée à sec au moyen du défibreur référencé 6, les fibres cellulosiques sont ensuite aspirées par dépression sur un tapis transporteur se déplaçant selon la flèche d. Sur la nappe 1 formée est déposée la poudre 3 au moyen d'un système d'alimentation et de dépôt schématisé en 8. La poudre est emprisonnée par recouvrement du complexe obtenu d'une seconde nappe de fluff 2. L'ensemble est matricé à froid en 9 par passage dans les cylindres de gravure losangée. La nappe de fluff présente une élasticité suffisante pour permettre une bonne expansion du gel formé après absorption. Il est évident que l'on peut réaliser de cette manière une structure fibreuse de longueur et de largeur quelconque, avec une ou plusieurs bandes de produit super-absorbant de largeur quelconque, le produit absorbant n'étant pas déposé dans le voisinage des bords latéraux, pour éviter des fuites de poudre. En variante, on peut également, comme représenté sur le dessin de la figure 2, former deux lignes de matriçage 4a, paralleles, le long des bords de la bande de produit super-absorbant. Avec cette disposition, la poudre est enfermée de façon sûre dans la zone de dépôt. Selon une variante de réali-sation du procédé illustré sur les figures 4, 5 et 6, on dépose la poudre de produit super-absorbant 13 en bandes sur une nappe lI de fibres dites super-frisées > puis on recouvre l'ensemble d'un deuxième matelas fibreux 12 de fibres synthétiques de polyester et de polypropylène, également superfrisées. Le premier matelas de fibres dites super-frisees peut être constitue de fibres hydrophobes ou bien encore de fibres hydrophiles en fonction des résultats recherchés. Le second matelas, d'un poids de 30 grammes au m2, est constitué de fibres de longueur voisine de 60 mm. L'ensemble obtenu est calandré à chaud. La liaison des fibres est effectuée par thermofusion pour emprisonner la poudre 13, déposée en bandes dans la masse de fibres, au moyen d'alvéoles formées par la gravure du cylindre utilisé (ces alvéoles sont, par exemple, de même forme que celles décrites dans la description ci-dessus du premier mode de réalisation de llinvention -voir figure 5 -). Par rapport au premier mode de réalisation, cette variante présente l'avantage de fournir une structure fibreuse de présentation très intéressante. En effet, en se reportant au dessin de la figure 6, dans laquelle on a représenté un dépôt de la poudre selon trois bandes 13a, 13b et 13c, il est aisé de découper ensuite selon les lignes de découpe 14.1 et 14.2 situées dans les zones sans poudre, pour obtenir des bandes de produit super-absorbant à partir de la structure 10 formée selon le procédé ci-dessus. Les bandes sont ensuite enroulées pour offrir une présentation extrêmement pratique du produit. La structure fibreuse obtenue de cette manière est très facile a utiliser puisqu'elle se présente en bobines dont la laize varie en fonction du produit fini à réaliser. Quant à la fixation même du super-absorbant, elle offre les meilleurs avantages : le super-absorbant joue pleinement son rôle ; le grain étant libre, dans une alvéole expansible (fibres superfrisées). Le liquide à absorber est véhiculé et maintenu dans la bande super-absorbante, du fait de la structure du complexe (fibres texturées hydrophiles ou hydrophobes). Le produit obtenu selon ce second mode de réalisation de l'invention est très agréable au toucher ; il reste moelleux, souple et résistant. En variante, on peut obtenir un produit similaire sans calandrage à chaud, mais en passant la structure fibreuse, obtenue après recouvrement par le second matelas, dans un four à air chaud traversant. La liaison des fibres s'effectue par thermo-fusion, sans calandrage. Dans ce cas, le produit présente un volume le- gerement supérieur. Les structures fibreuses comportant le produit super-absorbant, réalisées selon l'un ou l'autre des procédés décrits plus haut, sont avantageusement utilises dans la réalisation de serviettes périodiques. Dans les figures 7 et 8, on a représenté un exemple d'une serviette périodique constituée à partir de la structure fibreuse ainsi obtenue. La serviette périodique se compose, de manière connue en soi, d'un noyau absorbant 20, obtenu selon l'un des procédés décrits ci-dessus, la face non dirigée vers la peau de l'utilisatrice est recouverte d'un pli de polyéthylène ou similaire, référen- cée 21. Ce pli, dit pli en U recouvre également les bords du noyau absorbant pour éviter les fuites latérales. L'ensemble est enveloppé dans un pli de non-tisse 22 qui peut être ferme par un trait de colle 23. Sur le côté de la serviette périodique, recouvert de la feuille de polyéthylène, la partie médiane est recouverte d'un ou plusieurs traits de colle 24 (adhésif "hot-melt" par exemple) pour la fixation de la serviette périodique. L'adhésif est protégé, avant usage, par une bande de papier siliconé, connue en soi, référencée 26. Pour une serviette périodique de longueur 230 mm et de largeur 65 mm, on utilise deux nappes de fluff d'un poids total de 5 grammes et une quantité de produit super-absorbant en poudre comprise entre 0,5 et 3 grammes. Au noyau absorbant 20 peut éventuellement être associée une feuille de soutien 25 en tissue-ouate, pour maintien du fluff Il va de soi que l'on peut obtenir le noyau absorbant 20 selon l'une quelconque des variantes du procédé décrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'insertion de produits"super-absorbants" en poudre dans une structure fibreuse, caractérisé par les étapes suivantes prises en combinaison: a) on dépose, en au moins une bande dont la largeur est fonction du produit à réaliser, Ta poudre de produit super-absorbant sur un matelas fibreux ; b) on recouvre l'ensemble d'une nappe de fibres, c) on lie la nappe de fibres audit matelas fibreux selon des lignes et/ou des points de cohésion, de manière à définir entre ledit matelas et ladite nappe des espaces dans lesquels une certaine quantité de poudre de produit super-absorbant est emprisonnée 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite nappe de fibres est une nappe de fluff. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la nappe de fluff est d'épaisseur comprise entre 0,5 et 5 mm, de préférence voisine de 1 mm. 4 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que-ledit matelas fibreux est également une nappe de fluff de faible épaisseur, de préférence égale à la première nappe. 5 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite nappe de fibres est de largeur inférieure à la largeur du matelas, de manière à ne constituer qu'une nappe de recouvrement de la bande de produit super-absorbant. 6 - Procédé -selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la nappe fibreuse est liée au matelas fibreux par matriçage à froid. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matriçage à froid est effectue selon un dessin réticulé, chaque maille enfermant une certaine quantité de poudre de produit super-absorbant. 8 - Procédé d'insertion de produits super-absorbants en poudre dans une structure fibreuse, selon la revendication 1, caracterise en ce que ladite nappe de fibres est un voile de carde. mono-ou multi-couches. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit voile de carde est constitué au moins en partie de fibres synthétiques 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les fibres du voile sont des fibres superfrisées. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit matelas est un matelas de fibres super-frisees. . 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que ladite nappe fibreuse est liée au matelas fibreux par calandrage à chaud. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que ladite nappe fibreuse est liée au matelas fibreux par passage de l'ensemble dans un four à air chaud traversant de manière à lier les fibres de la nappe par thermofusion. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le calandrage à chaud s'effectue au moyen de cylindres de gravure, les alvéoles formées par ladite gravure présentant des dimensions qui sont de l'ordre de grandeur de la longueur moyenne des fibres du voile. 15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdites alvéoles sont des losanges isocèles de 11 mm x 7 mm. 16 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matelas fibreux est composé de fibres hydrophiles. 17 - Procédé selon- la revendication 11, caractérisé en ce que le matelas fibreux est composé de fibres hydrophobes. 18 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisé en ce que le matelas fibreux présente un poids sensiblement égal à 40 grammes par m2. 19 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit voile fibreux est composé de fibres polyester et polypropylène, d'une longueur moyenne de 60 mm. 20 - Procédé d'obtention d'une structure fibreuse, renfermant un produit super-absorbant en poudre, caractérisé par les étapes suivantes, prises en combinaison - sur un matelas fibreux de grande largeur, on dépose en plu sieurs bandes parallèles la poudre de produit super-absorbant, - on recouvre le complexe obtenu d'une nappe fibreuse, au moins dans les zones où la poudre est déposée, - on lie la nappe fibreuse audit matelas, selon des lignes et/ou des points de cohésion pour emprisonner sans liaison rigide la poudre de produit super-absorbant, - on découpe la structure ainsi obtenue en bandes selon des lignes de découpe qui partagent longitudinalement les zones non recouvertes de poudre, - on enroule lesdites bandes ainsi obtenues en bobines. 21 - Serviette périodique caractérisée par la structure suivante: - un noyau absorbant(202 obtenu selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dispose éventuellement sur une feuille de soutien en tissue (25). - un pli de polyéthylène en V, recouvrant la face dudit noyau absorbant, dirigée vers la peau de l'utilisatrice et recouvrant les bords latéraux du noyau pour empêcher les fuites latérales. - une enveloppe en non-tissé, entourant complètement le noyau et son pli de polyéthylène. - une ou plusieurs bandes d'un produit adhésif, dispose longitudinalement dans la partie médiane de la face de la serviette dirigée vers la peau de l'utilisatrice. - une bande de papier siliconé, protégeant la ou lesdites bandes d'adhésif.