Brevet FR2434890A1 — publié le 19800328

La présente invention se rapporte à des tissus non tissés pour filtres constitués par des fibres cellulosiques ainsi qu'h leur procédé de fabrication. De nombreux fluides, en particulier des liquides potables tels que du lait, de la bière, des vins et autres liquides sont soumis en cours de traitement à une opération de filtrage pour en enlever les sédiments indésirables. Dans le cas du lait par exemple, il est de pratique courante de faire passer le lait venant de la ferme au travers d'une couche de flanelle ou â travers des couches multiples de gaze. Le coût substantiel des tissus tissés rend souhaitable la récupération du filtre après chaque utilisation, c'est â-dire le lavage et le dégraissage de la flanelle et de la gaze de façon qu'il ne subsiste aucune trace de matière susceptible de contaminer l'opération suivante. Une telle récupération est fastidieuse et incommode et fréquemment on la supprime en partie ou même complètement.Dans les laiteries, les responsables de l'hygiène et de la qualité du lait ont recommandé depuis de nombreuses années d'utiliser des disques ou carrés filtrants utilisables une seule fois, à jeter après usage et leur utilisation est maintenant pratiquement universe#. Lors de la production de lait dans une ferme laitière, il est courant de verser le lait dans une passoire en métal à la partie inférieure de laquelle est placé un tampon de filtrage. Pour faciliter le nettoyage, ces passoires sont généralement circulaires et ne comportent ni fente ni angle et les tampons de filtrage sont circulaires et sont dénommés "disques". Cependant, pour plus de commodité, les tampons de filtrage seront désignés dans la suite par le terme "disque de filtrage", indépendamment de la forme exacte du tampon de filtrage. Des disques de filtrage non tissés de types connus sont découpés à I'emporte-pièce dans une masse cardée ou passée à la machine ou garnett de fibres de coton blanchies et dans certaines régions, on utilise encore ces disques. Cependant, on s'est rapidement rendu compte que ces disques sont suJets à certains inconvénients. Ils sont difficiles à séparer les uns des autres et en outre, en service, les fibres ont tendance à se déformer et à se séparer en créant dans le disque de minces zones par lesquelles les sédiments peuvent passer. Cette tendance de ces disques à la formation d'inter- elles de passage se manifeste notamment lorsque le laitier essaie d'accélérer le processus de filtrage en levant et en laissant ensuite retomber la passoire en métal sur le bord du grand récipient ou bidon dans lequel le lait est finalement collecté. On a tenté d'améliorer cette situation en réalisant des disques de filtrage en matière non tissée qui est maintenue en surface par de l'amidon, de la dextrine ou des gommes comestibles. Dans des réalisations plus récentes, on a augmenté la résistance à l'état humide et la résistance à la rupture en service en liant, ou fixant la matière de filtrage par calandrage à chaud d'une masse de fibres de coton et de fibres thermoplastiques comme décrit dans le brevet des Etats-Unis n0 2 433 531 ou bien, plus récemment, en utilisant des agents polymères de fixation comme décrit dans le brevet des Etats-Unis n0 3 307 706. Ces moyens ont permis d'améliorer la résistance à l'état humide des disques de filtrage, mais présentent un inconvénient sérieux du point de vue de la rentabilité. Le tissu non tissé du commerce est fréquemment enroulé en couches multiples sur une bobine à partir de Laquelle lamatiére est déroulée, déposée à plat sur une table de découpage et découpée en piles de disque à l'aide .d'empor te-pieces circulaires. Le découpage de disques circulaires dans des tissus entraine, comme cela est bien connu, un facteur de perte de 35 à 40 % ou plus, en fonction de la méthode de découpage.Du fait que la matière des déchets a été fixée par un moyen ou par un autre, une récupération des fibres de valeurs contenues dans les déchets nécessite un traitement coûteux consistant en un nettoyage à l'aide de substances chimiques pour enlever le liant suivi d'un rinçage puis d'un séchage desfibres récupérées. Certains liants utilisés dans la fabrication de matières filtrantes non tissées résistent à toutes sortes de traitement par des agents chimiques d'enlèvement qui rendent également les fibres fragiles. On a effectué des tentatives pour améliorer la résistance de masses fibreuses exemptes de liant en opérant par compression, en particulier entre des cylindres de calandrage chauffés, les cylindres pouvant etre lisses ou rainurés. Lorsqu'on applique un tel procédé à des masses de fibres de coton ou bien à des mélanges de fibres de coton ou de viscose, on enregistre une amélioration de leur résistance. Cependant, à mesure que le pourcentage de fibres de viscose augmente dans un-mélange de coton et de viscose, la résistance du produit comprimé diminue considérablement, un mélange de 75 % de viscose et de 25 % de coton ayant une résistance bien inférieure à celle d'un mélange de 75 % de coton ou de 25 % de viscose.Des disques de filtrage formés principalement de fibres de viscose et liés uniquement par compression ne sont pas acceptables du fait de leur manque de résistance et de leur tendance à se déformer ou à se rompre en cours d'usage. On impute ce défaut à la nature i - trinsèque des fibres de coton par rapport aux fibres de viscose, les premières étant naturellement ondulées enroulées et torsadées alors que les fibres de viscose ont moins tendance à stentremeler même lorsqu'elles sont frisées.Pour des raisons économiques, il serait souhaitable de remplacer les fibres de coton par des fibres de viscose dans un disque de filtrage puisque le coton constitue une ma trière relativement coûteuse et nécessite également un traitement coûteux de dégraissage de blanchiement à l'état humide et de séchage avant de pouvoir être utilisé pour le filtrage de liquide potable. Il est presque impossible de donner une déformation quelconque permanente à des fibres brutes de coton par compression. On a trouvé d'une façon tout-à-fait inattendue que le lubrifiant ou produit de finition déposé sur des fibres de coton ou bien sur des fibres de rayonne - viscose du commerce peut être nodifié afin d'avoir une action importante sur la résistance des tissus non tissés de filtrage qui sont constitués desdites fibres. Pour faciliter l'ouverture, le recouvrement et le cardage des fibres cellulosiques, il est de pratique courante dans la fabrication ou le traitement des fibres d'appliquer sur les fibres un produit de finition, qui est couramment un "mélange de savon-acide gras" (oléate de sodium-acide oléique) et qui est déposé sur les fibres dans une proportion de 0,2 à 0,4 % en poids des fibres. Un tel produit de finition à base de savon et d'acide gras facilite le traitement des fibres mais n'assure pas la fonction d'agent liant. En conséquence, comme mentionné ci-dessus, quand on augmentele pourcentage des fibres de viscose dans un mélange de coton-viscose, la résistance de la masse fibreuse comprimée diminue. L'invention a pour objet un tissu non tissé pour filtre constitué d'une masse fibreuse comprimée comprenant au moins en partie des fibres cellulosiques qui contiennent comme produit de fini tion un alcool polyhydroxyaliphatique liquide qui est exempt, ou à peu prés exempt d'acides gras. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tissu non tissé pour fi#ltre, caractérisé en ce qu'on forme une masse fibreuse comprenant au moins en partie des fibres cellulosiques qui contiennent conte produit de finition un alcool polyhydroxyaliphatique liquide qui est exempt, ou à peu près exempt, d'acides gras, et on soumet la masse fibreuse à une compression. Les fibres cellulosiques peuvent contenir un produit de finition à base d'alcool polyhydroxyaliphatique tel que de la gly carie, en quantité comprise entre 0,05 et 0,50 % et de préférence entre 0,1 et 0,3 %. On peut traiter facilement ces fibres cellulosiques à l'aide de l'équipement utilisé d'une manière classique pour la production de tissus non tissés mais en outre, lorsque ces fibres sont mélangées à d'autres fibres cellulosiques et sont soumises à une compression, elles confèrent aux tissus non tissés ainsi traités une augmentation de résistance inattendue et jusqu'à maintenant inexpliquée. En outre, les déchets produits lors du découpage à ltem- porte-pièce des disques de filtrage, c'est-à-dire environ 35 à 40 % de la matière initiale, peuvent être récupérés et réutilisés en les soumettant à des opérations normales couramment employées pour leur traitement, c'est-à-dire une ouverture des fibres, un recouvrement et un cardage. Bien qu'une liaison entre fibres soit créée dans le procédé selon l'invention, cette liaison est d'une nature fragile, à la différence des liaisons établies par traitement thermique de fibres thermoplastiques ou bien par des liants polymères.Il est souhaitable de régler les variables du processus de façon que la résistance à sec dans le sens de passage dans la machine d'une bande de matière de S cm de largeur ne dépasse pas sensiblement 2 000 grammes afin que les déchets puissent être récupérés et réutilisés sans faire intervenir des traitements spéciaux. EXEMPLES Tous les disques de filtrage des exemples qui vont être décrits dans la suite ont été réalisés par calandrage à chaud d'un ensemble de nappes fibreuses cardées et superposées. EXEMPLE 1 On a effectué l'analyse de quatre disques de filtrage du commerce provenant de différents fabricants en vue de déterminer leur rendement et leurs caractéristiques physiques. On a constaté que la teneur en fibres de chaque disque était d'approximativement 50 % de coton blanchi et 50 % de rayonne-viscose traitée avec un produit de finition du commerce. On a trouvé pour les disques les caractéristiques physiques suivantes Poids moyen ------------------- 46 g par mètre carré Valeur moyenne de la résistance à la traction dans le sens de la machine et à sec 230 g pour une bande de 5 cm de largeur. Temps moyen d'écoulement -------36 secondes Retenue moyenne de sédiment----46 % de particules de 50 microns Le temps dtécoulement est le temps, exprimé en secondes, qui est nécessaire pour qu'un volume donné de liquide traverse un disque de filtrage ; la retenue de sédiment est le pourcentage de sédiment, d'une granulométrie standard, qui est retenu sur le disque en service. Ces deux variables ont été mesurées au moyen d'une série d'essais normalisés de laboratoire et elles fournissent une indication rendement pouvant être atteint avec un disque de filtrage.Elles ne constituent pas une mesure absolue du rendement à la ferme, puisque des variables locales ont une influence sur ce rendement, par exemple la température et la viscosité du lait, la présence ou l'absence d'un cône de diffusion, et la nature des sédiments, la présence ou non de gros résidus de litière et de poils, ou de fines boues. Néanmoins, des essais de laboratoire effectués en corrélation avec des essais sur place, dans des conditions variables, ont permis d'établir des normes de laboratoire à l'aide desquelles on peut déterminer l'acceptabilité ou la non-acceptabilité d'un disque de filtrage. EXEMPLE 2 On a remp#lacé le mélange contenant 50 % de coton blanchi et 50 46 de rayonne-viscose normale par un mélange de 50 s de coton blanchi, 25 % de rayonne-viscose normale et 25 % de rayonne-viscose avec un produit de finition contenant 0,15 % de glycérine. On a obtenu les constantes physiques suivantes Poids 48 g par mètre carré Résistance à la traction à sec dans le sens de la machine---610 g pour une bande de 5 cm de largeur Temps d'écoulement----------- 36 secondes Retenue de % de particules de 50 microns On constate que la résistance à la traction du produit expérimental est égale à 2,65 fois la résistance à la traction à laquelle on peut s'attendre pour des produits comparatifs disponibles dans le commerce et formés de mélanges de coton-viscose analogues. A mesure que le pourcentage de viscose et de produit de finition à base de glycérine augmente dans le mélange fibreux, la résistance de la matière de filtrage résultante est également augmentée. EXEMPLE 3 Un disque formé de 100 % de rayonne-viscose avec un produit de finition à 0,15 55 de glycérine présente les caractéristiques suivantes : Poids----------------------- 48 g par mètre carré Résistance à la traction : à sec, dans le sens de la machine-----------------2000 g pour une bande de 5 cm de largeur à sec, dans le sens transversal---------------- 500 g pour une bande de 5 cm de largeur Humide, dans le sens de la machine-------------- 225 g sur une bande de 5 cm de largeur Humide, dans le sens transversal---------------- 70 g pour une bande de 5 cm de largeur Temps d'écoulement 27 secondes Retenue de sédiment--------- 62 55 de particules de 50 microns. Un disque comparable de poids semblable mais formé de 100 55 de fibres de viscose, traité avec un produit de finition du commerce à base de savon et d'acide gras, n'a pas été commerciale ment acceptable du fait des faibles valeurs de résistance à la traction à sec et à ltétat humide et de sa tendance à se déformer et à créer des intervalles de passage en cours d'usage, en donnant lieu ainsi à une faible retenue de sédiment et à une qualité inacceptable pour le lait. D'une façon générale, dans les disques de filtrage for ses de fibres de coton, de fibres de viscose ou de mélanges desdites fibres, on peut stattendre à une augmentation des valeurs de la résistance à la traction à l'état humide et à sec d'environ 250 à 700 % quand on remplace le produit de finition classique à base de savon et d'acide gras par un produit de finition à base de glycérine. Une quantité aussi faible que 25-% de fibres de viscose avec un produit de finition à base de glycérine permet d'augmenter de plus du double la résistance d'un mélange de viscose et de coton, comme indiqué ci-dessus. Quand l'agent de filtrage contient une proportion notable de fibres de viscose, il est courant de régler le temps d'écoulement en fonction du pourcentage de retenue de sédiment en mélangeant de grosses fibres de viscose (10 à 20 deniers) avec des fibres de viscose plus fines (1,5 à 5 deniers), en fonction de la nature du liquide à filtrer et des sédiments à éliminer.D'une façon générale, comme on pouvait s'y attendre, l'utilisation de fibres grossières permet d'obtenir des temps d'écoule- ment plus rapides mais cependant au détriment de la retenue des sédiments. I1 est évident pour les techniciens qu'on peut obtenir un con- promis désiré entre le temps d'écoulement et-la retenue des sédiments en mélangeant des fibres de deniers différents. Dans la mise en oeuvre de l'invention, il s'est avéré commode d'utiliser de fines fibres de viscose, par exemple de 2,2 deniers, avec une proportion désirée de fibres de viscose plus grosses, par exemple de 10 deniers, et d'appliquer le produit de finition à base de glycérine sur les fibres fines en vue d'obtenir l'effet maximal du liant. Bien que la description ci-dessus se rapporte à des fi -bres cellulosiques avec un produit de finition à base de glycérine, il va de soi qu'on peut utiliser dans le même but d'autres alcools polyhydroxyaliphatiques liquides tels que du propylène glycol ou autre puisque l'effet de liant peut être imputé à une affinité entre les composés polyhydroxyaliphatiques et les groupes hydroxyle existant dans les fibres cellulosiques. La glycérine reste le glycol le plus intéressant pour la filtration des liquides potables, du fait de la confirmation de sa nature non toxique et de sa large utilisation dans des teintures, des sirops médicaux, des produits alimentaires et d'autres produits destinés à être ingérés. On obtient différents autres avantages secondaires par la mise en oeuvre de l'invention, en plus de l'augmentation de la résistance en service. Le traitement est facilité, dans la mesure où les températures utilisées dans le calandrage à chaud pour comprimer la masse fibreuse cardée peuvent être réduites de la plage habituelle comprise entre 100 et 160 OC jusqu'à 75 OC au moins, avec une augmentation consécutive de la vitesse de production. Egalement, du fait que la matière est plus résistante, on enregistre une réduction des ruptures et des déchets dans les opérations de bobinage et de découpage. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Tissu non tissé pour filtre, caractérisé en ce qu'il est constitué par une masse fibreuse comprimée comprenant au moins en partie de fibres cellulosiques qui contiennent comme produit de finition un alcool polyhydroxyaliphatique liquide qui est exempt, ou à peu près exempt, d'acides gras. 2 - Tissu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de produit de finition déposée sur les fibres cellulosiques est comprise entre 0,1 et 0,3 55, cette valeur étant basée sur le poids des fibres cellulosiques. 3 - Tissu selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques contenant le produit de finition à base d'alcool polyhydroxy constituent de 25 à 100 55 du poids du tissu. 4 - Tissu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques sont formées d'un mélange de fibres grossières de rayonne-viscose de 10 à 20 deniers et de fibres de rayonne-viscose plus fines de 1,5 à 5 deniers. 5 - Tissu selon la revendication 4, caractérisé en ce que seules lesdites fines fibres de rayonne-viscose contiennent le produit de finition à base d'alcool polyhydroxy. 6 - Tissu selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques comprennent un mélange de fibres de coton blanchi et de fibres de rayonne-viscose. 7 - Tissu selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'alcool polyhydroxyaliphatique est de la glycérine. 8 - Tissu selon lune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la résistance à la traction du tissu à l'état sec ne dépasse pas 2 000 g pour une bande de 5 cm de largeur. 9 - Procédé de fabrication d'un tissu non tissé pour filtres, caractérisé en ce qu'on forme une masse fibreuse comprenant au moins en partie des fibres cellulosiques qui contiennent comme produit de finition un alcool polyhydroxyaliphatique liquide qui est exempt, ou à peu près exempt, d'acides gras et on soumet ladite masse fibreuse à une compression. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on comprime la masse fibreuse par calandrage à chaud. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques contenant le produit de finition à base d'alcool polyhydroxy sont des fibres de rayonne-viscose. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la masse fibreuse est formée d'un mélange de fibres de rayonne-viscose contenant le produit de finition à base d'alcool polyhydroxy et d'autres fibres de rayonne-viscose ne contenant pas de produit de finition à base d'alcool polyhydroxy. 13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fibres de rayonne-viscose ne contenant pas de produit de finition à base d'alcool polyhydroxy sont des fibres de 10 à 20 deniers, les fibres de rayonne-viscose contenant le produit de finition à base d'alcool polyhydroxy étant des fibres de 1,5 à 5 deniers. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la masse fibreuse comprend un mélange de fibres de coton blanchi et de fibres de rayonne-viscose. 15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que les fibres de la masse fibreuse ont des caractéristiques telles, et sont mélangées dans des proportions telles, qu'on obtient un tissu ayant une résistance à la traction à sec ne dépassant pas 2 000 g pour une bande de 5 cm de largeur. 16 - Filtre caractérisé en ce qu'il est fabriqué au moyen d'un tissu tel que défini suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, obtenu au moyen du procédé défini suivant les revendications 9 à 16.