Brevet FR2484901A1 — publié le 19811224

-2484901 La présente invention concerne une feuille po- reuse. Plus particulièrement, cette invention a pour ob- jet une feuille poreuse imperméable aux liquides, mais per- méable à la vapeur. Des feuilles poreuses imperméables aux liquides, mais perméables aux vapeurs,ont été utilisées dans divers domaines tels que celui des articles d'hygiène, de la scien- ce médicale, de l'industrie alimentaire, des cosmétiques et de l'habillement. La feuille poreuse de la présente inven- tion est utilisable dans tous les domaines précités. La présente invention est illustrée ci-après en référence à des couches jetables dont le développement récent est remar- quable. L'utilisation de couches jetables pour bébés, etc, s'est récemment répandue progressivement. Les couches je- tables à présent disponibles sur le marché présentent une plus grande facilité d'utilisation et procurent un plus grand confort que les couches en tissu. Cependant, il res- te encore quelques problèmes à résoudre. On a observé le phénomène consistant en ce que les couches provoquent chez les bébés une éruption cutanée, quoique cet inconvénient ne concerne pas. seulement les couches jetables. On a vraiment besoin d'une amélioration à cet égard. On considère que l'érup- tion cutanée est provoquée par l'utilisation d'une subs- tance imperméable aux liquides, en tant que couche externe, c'est-à-dire couche de dos, de la couche jetable, dans le but d'inhiber la pénétration du liquide à travers la feuille de dos et d'empêcher le tachage ou salissement de l'environ- nement. Bien entendu, l'imperméabilité aux liquides cons- titue une fonction indispensable des couches. Pour empêcher l'éruption cutanée, il est souhaitable d'utiliser une feuille de dos perméable aux vapeurs. Ces propriétés sont généralement obtenues en utilisant des feuilles poreuses comportant de nombreux pores fins. Les feuilles poreuses sont couramment produites par un procédé dans lequel des po- res sont formés dans un film par décharge électrique, un 2 2484901 procédé dans lequel un film contenant une charge est éti- ré ou un procédé dans lequel une charge est liminée, d'un film contenant ladite charge. Cependant, les feuilles obtenues par ces procédés sont encore inappropriées pour utilisation dans des couches jetables étant donné leurs coûts élevés ou leur résistance mécanique insuffisante. Par conséquent, le but de la présente invention est de fournir une feuille poreuse imperméable aux li- quides et perméable aux vapeurs, qui présente une résis- tance mécanique élevée, qui peut être produite facilement à de faibles coûts et qui peut être utilisée pour la pré- paration de couches jetables. La feuille poreuse de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle est obtenue par abrasion ou polissage de la surface d'une feuille thermoplastique sou- ple contenant des particules solides, de telle sorte que lesdites particules soient exposées sur la surface de la feuille souple. La présente invention sera maintenant il- lustrée en détail, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe transversale partielle, à échelle agrandie, d'une feuille, contenant une charge, selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle, à échelle agrandie, d'une feuille poreuse conforme à l'invention et obtenue par abrasion ou polissage de la feuille représentée sur la figure 1; - la figure 3 est une microphotographie d'une coupe trans- versale d'une feuille, contenant une charge, utilisée dans la présente invention; - la figure 4 est une microphotographie d'une coupe trans- versale, selon un plan, de la feuille poreuse, selon l'invention, obtenue dans l'exemple 1; - la figure 5 est une vue schématique d'ensemble représen- tant un mode de réalisation du dispositif d'abrasion u- tilisé pour la production de la feuille poreuse selon l'invention; et les figures 6A et 6B sont des représentations graphiques montrant les propriétés des feuilles poreuses obtenues dans l'exemple 1. Les nombres de référence des figures précitées ont les significations suivantes 1: substance thermoplastique 3: charge : feuille souple 6, 7: rouleaux 8, 9, 10, 11: rouleaux abrasifs On connaît bien des feuilles contenant des par- ticules solides (désignées ci-après par le terme "charge"). Dans la production d'une feuille poreuse par le procédé d'é- tirage, un film thermoplastique est étiré pour agrandir les cavités existant entre les particules de la charge et le substrat du film. Cependant, dans la feuille poreuse pro- duite par ce procédé, la résistance mécanique longitudinale n'est pas bien équilibrée par rapport à la résistance mécanigqe transversale. La feuineAouple thermoplastique, contenant la charge, est préparée en incorporant la charge dans une subs- tance thermoplastique fondue, en mettant la masse sous la forme d'un film et en refroidissant le film. En conséquence, une cavité 2 est formée à la frontière entre la substance thermoplastique 1 et la charge 3 en raison de la différence entre les coefficients de dilatation thermique de ces maté- riaux, comme illustré sur la coupe transversale de la feuille souple thermoplastique, sur la figure 1. Si la sur- face et le dos d'une feuille souple thermoplastique, conte- nant une charge,sont soumis à une abrasion ou à un polissa- ge, en tirant profit de la cavité 2, une partie de la parti- cule 3 constituant la charge est exposée sur la surface de la feuille souple 5, comme représenté en 4 sur la figure 2. Ainsi, la cavité 2 entre la substance thermoplastique 1 et la particule d'une charge 3 s'étend à travers la feuille souple 5 (depuis sa surface jusqu'à son dos) en rendant po- reuse la feuille souple 5. Les orifices formés par les ca- vités 2 sont très fins et généralement imperméables aux liquides et perméables aux vapeurs. Si l'on craint une fuite de liquide en raison de la dimension des cavités 2, qui dépend de la substance thermoplastique 1 ou de la char- - 5 ge 3 utilisée, ce but peut être atteint en traitant la charge 3 pour lui conférer des propriétés hydrophobes Les feuilles souples et thermoplastiques uti- lisées dans la présente invention sont celles dont le vo- lume est réduit lorsque lesdites feuilles sont formées à partir d'une substance fondue et qui peuvent être facilement pliées et courbées. Par exemple, ces feuilles comprennent les films de polyéthylène, de Nylon et de polypropylène. Les particules solides (charges) utilisées dans la présen- te invention sont celles qui sont compatibles avec la substance thermoplastique fondue alors que lesdites par- ticules sont maintenues à l'état solide et qui peuvent ê- tre incorporées dans la feuille souple. On peut par exem- ple citer, en tant que charges, les perles de verre, le polystyrène, la silice, le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, le gel silicealumine, la perlite, la terre de diatomées, les zéolites et les charges renforçanteà à base d'acide silicique colloïdal ("white carbon"). La forme des particules de charge n'est pas nécessairement sphérique et on peut aussi utiliser des charges en forme d'aiguilles, poreuses ou creuses. Du point de vue de la facilité de préparation de la feuille souple contenant la charge, le diamètre des particules de charge va de préférence de 1 e micromètre jusqu'à une dimension égale à l'épaisseur de la feuille souple augmentée de 60 micromètres. L'expression "dimensions de la charge" se réfère ici non seulement aux dimensions des particules primaires, mais aussi aux dimen- sions des grains qui en dérivent, comme les particules se- condaires constituées chacune par une masse de plusieurs particules primaires. Pour une utilisation efficace de la charge présentant des dimensions de particules presque éga- les à la limite inférieure de l'intervalle précité, il est nécessaire de disposer les particules de la charge en cou- ches dans la feuille souple. La forme des particules de la charge n'est pas limitée à une sphère et, par conséquent, ^ le terme "diamètre" se réfère ici au diamètre dit équiva- lent, c'est-à-dire à la racine cubique d'une valeur obtenue en divisant le volume de la charge par 1)/6. Lorsqu'on utilise une substance hydrophile, telle que des perles de verre ou de la silice, en tant que charge, la feuille ré- sultante présente une faible résistance à l'eau, ce qui est défavorable. Dans un tel cas, la feuille poreuse ou la charge est traitée par une substance hydrophobe telle qu'une émulsion de silicone ou du Teflon pour conférer des propriétés hydrophobes à ladite feuille poreuse. Ce trai- tement peut être effectué par un processus connu, par exem- ple par pulvérisation ou par immersion. On préfère que la quantité de particules de char- ge aille de 5%o en poids à 4O% en poids, de préférence de % en poids à 30% en poids, par rapport au poids total des- dites particules et de la feuille. Pour une compréhension facile de la présente in- vention, on a représenté, sur les figures 3 et 4, des micro- photographies des feuilles poreuses de la présente inven- tion. La figure 3 est une microphotographie d'une coupe transversale d'une feuille de polyéthylène de faible masse spécifique ("polyéthylène basse densité") dans laquelle on a incorporé une charge constituée par des perles de verre de 30 à 40 micromètres. On voit clairement la cavité for- mée entre la perle de verre et le polyéthylène. La figure 4 est une microphotographie de la surface plane d'une feuille poreuse préparée dans l'exemple 1 décrit ci-après. D'après la figure 4, on peut voir que les perles de verre sont exposées sur la surface de la feuille poreuse, de telle sorte que les cavités précitées jouent le rôle d'ou- vertures. La feuille poreuse de la présente invention est - préparée par abrasion ou polissage. Le processus d'abra- sion présente l'avantage d'une préparation rapide puis- qu'il s'effectue par grattage de la surface de la feuille. Le processus de polissage présente l'avantage d'un fini de surface fin, puisqu'il est effectué par usure de la surface de la feuille. La figure 5 illustre un mode de réalisation du procédé de préparation de la feuille poreuse par abrasion conformément à la présente invention. On voit, sur la figure 5, qu'une feuille 5 contenant une charge est déli- vrée par un rouleau d'alimentation 6. La surface de la feuille est soumise à une abrasion au moyen de rouleaux abrasifs 8 et 10 tandis que le dos de la feuille est sou- mis à une abrasion à l'aide de rouleaux abrasifs 9 et Il. La feuille poreuse 5 ainsi obtenue est enroulée sur une bobine d'enroulement 7. Les rouleaux abrasifs 8, 9, 10 et 11 tournent dans le même sens,qui correspond au sens de déplacement de la feuille souple 5. La vitesse péri- phérique usuelle de ces rouleaux est dix fois plus éle- vée que la vitesse de déplacement de la feuille de ma- tière plastique. La vitesse périphérique des rouleaux a- brasifs 10 et 11 est égale à ou plus élevée que la vi- tesse périphérique des rouleaux abrasifs 8 et 9. Les surfaces abrasives des rouleaux 8 et 9 sont plus rugueuses que celles des rouleaux 10 et 11. La rugosité des sur- faces abrasives est choisie en fonction des caractéristi- ques de la feuille de matière plastique 5, c'est-à-dire des dimensions des particules de la charge et de la te- neur de la feuille en charge. Par exemple, une rugosité de AA 100-1000, selon la norme de l'industrie japonaise (JIS) est préférée pour l'abrasion d'une feuille ayant une épaisseur de 15 à 50 micromètres et contenant 5 à 30% en poids d'une charge constituée de particules ayant un diamètre moyen de 20 à 50 micromètres. Dans le cas des feuilles poreuses de la présen- te invention présentant les structures précédemment décri- tes, la quantité de vapeur susceptible de traverser les- dites feuilles peut être facilement réglée en modifiant la quantité et les dimensions de la charge, ainsi que les conditions opératoires. Par comparaison avec les feuilles poreuses obtenues par le procédé usuel d'étirage, les feuilles de la présente invention sont caractérisées par une plus faible réduction de leur résistance mécanique et par un meilleur équilibre entre la résistance dans la di- rection du défilement dans la machine et la résistance dans la direction transversale. La présente invention sera maintenant illustrée, à titre non limitatif, par les exemples suivants conformes à l'invention, et par les exemples de référence. Sauf in- dication contraire, les pourcentages sont exprimés en poids. Exemple 1. On pétrit 10%1 en poids, 20% en poids et 30% en poids de perles de verre ayant un diamètre de 30 à 40 micromètres, une densité de 2,50 et une dureté de 6,5 (é- chelle de Mohs) dans un polyéthylène basse densité ayant une masse moléculaire moyenne en poids de 9 300, un indice de fusion de 5 et un point de fusion de 1090C. A partir de la masse obtenue, on prépare des films de 30 micromè- tres d'épaisseur par le processus de soufflage. Les films sont ensuite rendus poreux au moyen du dispositif d'abra- sion représenté sur la figure 5, dans les conditions d'a- brasion No. 1 ou No. 2 données dans le tableau I. Les films poreux sont ensuite traités dans une solution à 2% d'une émulsion hydrophobe contenant du fluor, de telle sor- -te que l'agent hydrophobe se fixe sur ces films en une quantité de 7%. La quantité de vapeur ayant passé à tra- vers la feuille poreuse hydrophobe et la résistance de cette feuille à la pression de l'eau (JIS 1092) sont mesu- rées, ce qui conduit auxrésultatsdonnés sur les figures 6A et 6B. Sur ces figures, les lignes discontinues montrent les résultats correspondants aux feuilles obtenues dans les conditions d'abrasion No. 1, tandis que les lignes continues montrent les résultats correspondant aux feuilles obtenues dans les conditions d'abrasion No. 2. Les essais relatifs à la quantité de vapeur ayant traversé les feuilles poreuses sont effectués comme il suit: Essai de détermination de la quantité de vapeur traversant la feuille poreuse: On introduit 10 cm3 d'eau distillée dans une boite de Petri d'un diamètre de 90 mm et d'une hauteur de mm. La boîte de Petri est couverte par la feuille po- reuse obtenue dans l'exemple 1 ci-dessus, la périphérie est fermée de façon étanche avec un ruban adhésif vinyli- que et le poids (W1) est déterminé. L'ensemble est main- tenu au repos à une température ambiante constante (tem- pérature de 30 C) et sous une humidité relative de 65%, pendant 2 heures. On détermine ensuite le poids (W2). La quantité de vapeur (W) ayant traversé la feuille po- reuse est calculée comme il suit: w=w1 -w2 Tableau I Exemple 2 Des particules sphériques de gel de silice ayant une densité de 0,45, une surface spécifique de 400 m2/g et, Condi- Vitesse du Vitesse des rou- Norme d'a- Substan- tions film leaux (vitesse brasion ce abra- (feuille) périphérique) sive Rouleau No. No. I 10 m/min 8 100 m/min AS180 Alumine 9 II i* " AS500 11 " " " Rouleau No. No. 2 5 m/min 8 80 m/min AS180 Alumine 9. il Il I! 9,.,It. 100 m/min AS320 11 " " " en suspension à 5/%, un pH de 7, dont le diamètre-moyen de pores est de 90 A et qui contiennent au moins 65% de par- ticules d'un diamètre de 20 à 50 micromètres, sont traitées avec une solution à 2% d'une émulsion hydrophobe contenant du fluor, dans les conditions telles que l'agent hydrophobe se fixe sur lesdites particules en une quantité de 7%. Les perles de gel de silice ainsi traitées sont pétries dans du polyéthylène moyenne densité (densité de 0,922), ayant un indice de fusion de 0,7 et un point de fusion de 1201C (pourcentage pondéral de gel de silice: 10%). Le mélan- ge est mis sous forme de films, d'une épaisseur de 25 micro- mètres, par la méthode de la filière en T. Les films sont soumis à une abrasion dans les conditions d'abrasion No. 1 du tableau I, ce qui donne une feuille poreuse présentant les propriétés suivan- tes Quantité de vapeur traversant la 2 feuille: 1,5 (glioo cm) - Résistance à la pression de 2 l'eau: 1,3 (m/cm) Rapport des résistances méca- niques (MD/CD): 1,3/1,0 Remarques: CD: Résistance suivant la direction transversale MD: Résistance suivant la direction de défilement dans la machine Exemple 3 Des fragments broyés de gel de silice-alumine ayant un diamètre moyen de particules de 30 à 40 micromè- tres, une densité de 0,55, une surface spécifique de 400 m Ig, un diamètre moyen de pores de 120 A et, en suspension à 10%, un pH de 9,5, sont pétris dans du polyéthylène ayant une densité de 0,90, un indice de fusion de 1,2 et un point de fusion de 1601C, de telle sorte que le pourcentage pondé- ral de ce gel soit de 10%. On prépare des films d'une é- paisseur de 30 micromètres par le processus de soufflage. Les films sont soumis à une abrasion dans les con- ditions d'abrasion No. 2 du tableau I ci-dessus et trai- tés ensuite avec une solution à 30% d'une émulsion de silicone, de telle sorte que l'agent hydrophobe se fixe sur les films en une quantité de 7%. On obtient ainsi des feuilles poreuses présentant les propriétés suivantes: Quantité de vapeur traversant la feuille:1,3 (g/100cm2) Résistance à la pression de l'eau: 1,2 (m/cm) Rapport de résistancesmécaniques (MID/CD):1,0/1,1 Exemple 4 Un polypropylène ayant une densité de 0,90, un indice de fusion de 1,2 et un point de fusion de C est mélangé avec un élastomère constitué par un copolymère éthylène/alpha-oléfine (agent modificateur pour mélanger les résines) dans un rapport de 70/30. On incorpore ensuite à la masse un zéolite ayant un dia- mètre de particules de 15 à 40 micromètres, une masse spécifique apparente de 0,36 g/ml et un volume de pores de 1,4 cm3/g (proportion en poids: 20%9 par rapport au mélange de résines). On prépare des films d'une épais- seur de 25 micromètres à partir du produit obtenu, par le processus de soufflage. Les films résultant sont soumis à une abrasion dans les conditions d'abrasion No. 2 du tableau I et traités ensuite avec une solution à 2% d'une émulsion hydrophooe contenant du fluor, d'une manière telle que l'agent hydrophobe se fixe sur les films en une quantité de 5%. On obtient ainsi des feuil- les poreuses présentant les propriétés suivantes: Quantité de vapeur traversant la feuille:1,5 (g/100 cm2) Résistance à la pression de l'eau: 1,0 (m/cm2) Rapport des résistances mécaniques(MD/CD)'1,2/1,0 Exemple 5 Des perles de polystyrène ayant un diamètre mo- yen de particules de 30 micromètres sont pétries dans un polyéthylène basse denzsté ayant une masse moléculaire 11 2484901 moyenne en poids de 9 300, un indice de fusion de 5 et un point de fusion de 1090C, en une quantité telle que le pourcentage pondéral de ces perles soit de 15%. On pré- pare, à partir de la masse obtenue, des films d'une épais- seur de 30 micromètres, par la méthode de la filière en T. Les films résultants sont soumis à une abrasion dans les conditions d'abrasion No. 1 du tableau I et ensuite dans les conditions d'abrasion No. 2 du même tableau, ce qui donne des feuilles poreuses présentant les proprié- tés suivantes (dans ce cas, le traitement par l'agent hydrophobe n'est pas nécessaire puisque les perles de polystyrène sont en elles-mêmes hydrophobes): Quantité de vapeur traversant la feuille:,08 (g/100 cm2) Résistance à la pression de l'eau 1,8 (m/5m2) Rapport des résistances mécaniques (MD/CD) 1,05/150 Exemple 6 En vue de déterminer le rapport de résistances un film de 30 g/m2 comprenant du polyéthylène haute den- sité et du carbonate de calcium, ayant une épaisseur de 40 micromètres et préparé par le processus d'étîrage, et un film de 25 g/m2, contenant les mêmes constituants que ci-dessus et ayant une épaisseur de 25 micromètressont soumis à une abrasion et les forces requises pour les dé- chirer dans la direction de déplacement sur la machine a- yant servi à leur préparation et dans la direction trans- versale à cette dernière direction sont mesurées, ce qui donne les résultats suivants. Efforts de rupture et/ou déchirure MD CD MD/CD Procédé d'étirage 50,2 g 29,3 g 1,7 Procédé de l'invention 40 32 1,3 REVENDICATIONS 1) Feuille poreuse, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une feuille thermoplastique souple conte- nant des particules solides et ayant été traitée superfi- ciellement par abrasion ou polissage de telle sorte que lesdites particules puissent être exposées à la surface de ladite feuille. 2) Feuille poreuse selon la revendication 1,-carac- térisée en ce que les particules solides ont un diamètre allant de 1 micromètre jusqu'à la totalité de l'épaisseur de ladite feuille augmentée de 60 micromètres. 3) Feuille poreuse selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la surface des particules solides a été traitée de façon à lui conférer des propriétés hydrophobes. 4) Procédé de fabrication d'une feuille poreuse, ca- ractérisé-en ce qu'il comprend les étapes consistant à mé- langer des particules d'une charge avec une résine ther- moplastique, à mouler une feuille souple à partir du mé- lange résultant, et à traiter ensuite superficiellement la feuille ainsi formée, par abrasion ou polissage, de telle sorte que les particules contenues dans cette feuil- le puissent être exposées sur la surface de ladite feuille.