Brevet FR2484829A1 — publié le 19811224

La présente invention est relative à un article absorbant. Divers articles absorbants à jeter, comme des couches et des serviettes hygiéniques ont déjà été proposés. Par exemple, on connaît: (1) une couche comprenant:une feuille en papier-tissu, une couche de pâte duveteuse, une feuille de papier-tissu, et une feuille supérieure perméable aux liquides, emDilées dans l'ordre indiqué sur une feuille imperméable aux liquides, (2) une couche dans laquelle un polymère absorbant très fortement l'eau est utilisé au lieu de la pâte duveteuse, et (3) une serviette hygiénique comprenant:une feuille de papier-tissu, une couche fixée de polymère absorbant très fortement l1eau, une couche de pâte duveteuse, une couche de fibres de rayonne et une feuillle supérieure perméable aux liquides, empilées dans cet ordre sur une feuille imperméable aux liquides. Dans certaines serviettes hygiéniques, l'ordre d'empilage est dif- férent de l'ordre indiqué ci-dessus. La présente invention est relative à un article absorbant, comme indiqué ci-dessus et, plus particulière- ment, à un perfectionnement suivant lequel un polymère absorbant très fortement l'eau est utilisé comme matériau absorbant, au lieu d'une pâte duveteuse. L'utilisation d'un polymère absorbant très fortement l'eau au lieu d'une pâte duveteuse n'est pas une idée nouvelle, et des produits ont été mis sur le marché à titre d'essais. Toutefois, chacun de ces produits présente des défauts, d'un point de vue ou d'un autre et n'est pas accepté par les consomma- teurs. Pour que ces articles absorbants soient acceptés parles consommateurs, les conditions suivantes doivent être remplies. Plus particulièrement, l'article absorbant doit rapidement recevoir et absorber le fluide évacué par l'organisme et doit retenir le fluide évacué sans que ce dernier mouille la peau, c'est-à-dire que le "mouillage en retour" doit être réduit. En outre, comme l'article absorbant est jeté après utilisation, son coût doit être faible. Afin de réduire le coût, la structure de l'article 2 2484829 absorbant doit être simplifiée dans toute la mesure du possible et l'efficacité de sa production doit être amé- liorée. On décrira maintenant ces conditions en se réfé- rant à une couche à jeter, bien que le même raisonnement s'applique tout aussi bien aux serviettes hygiéniques, etc. Dans le cas d'une couche à jeter, en particulier lorsqu'on utilise une pâte duveteuse, pour remplir les conditions précitées - et notamment pour améliorer la vitesse d'absorption - la feuille supérieure perméable aux liquides doit être rendue aussi hydrophile que possible et la masse volumique de la pâte duveteuse doit être réduite, par exemple à une valeur de 0,08 à 0,lq/cw3. En outre, on sait que pour rendre hydrophile la surface de la pâte duveteuse, on évite un traitement à l'aide d'une quantité minime d'un agent tensio-actif ou on réduit la proportion de constituant huileux sortant de la résine par exsudation. De plus, afin de réduire le nxuillage en retour, on a adopté un procédé suivant lequel une feuille poreuse, perméable aux liquides, est rendue aussi hydrophile que possible, une certaine épaisseur est donnée à cette feuille, ou des dis- positions sont prises pour que la vitesse de diffusion des fluides dans la pâte duveteuse soit accrue. Lorsqu'il s'agit d'un produit de dimensions courantes, la pâte duve- teuse est utilisée en une quantité de 35 à 40 g par feuil- le. C'est ainsi que le coût de production de l'article absorbant est influencé par le prix auquel la pâte est offerte sur le marché, prix qui varie aisément. De plus, lorsqu'il s'agit d'articles absorbants à jeter, de grandes quantités de pâtes sont jetées et se pose alors le problè- me de la conservation des ressources. On indiquera en pas- sant qu'environ 300.000.000 couches ont été jetées au Ja- pon au cours de l'année 1979. Si on suppose qu'une pâte duveteuse est utilisée en moyenne à raison de 30 g/feuille cela signifie qu'environ 9. 000 tonnes de pâte ont été jetées, on remarquera que le pourcentage des utilisateurs de couches à jeter au Japon n'est que de quelque pourcent. 3 2484829 Du fait de ces considérations, on a récemment proposé des couches à jeter dans lesquelles une couche d'une pou- dre de polymère absorbant très fortement l'eau est fixée, par exemple: (1) en retenant la couche de polymère "en sandwich" entre deux papiers, (2) en mélangeant le polymè- re avec une pâte duveteuse et en comprimant le mélange, (3) en utilisant un tissu intissé comme support pour le polymère, ou (4) en mélangeant simplement ce polymère absorbant très fortement l'eau avec une pâte duveteuse, afin de réduire la quantité de pâte duveteuse utilisée. On connait également un produit obtenu en plaçant une poudre de polymère absorbant très fortement l'eau en sandwich entre deux papiers, en empilant une feuille po- reuse, perméable aux liquides, sur l'ensemble et en ren- dant la pile solidaire d'u e feuille de support imperméa- ble aux liquides. Toutefois, ces articles absorbants con- nus sont toujours insuffisants, en particulier du point de vue vitesse d'absorption qui est l'une des conditions pré- citées, ce qui signifie qu'un long laps de temps est né- cessaire à l'absorption. En outre, lorsque ces articles absorbants sont effectivement utilisés, le fluide n'est pas complètement absorbé et les articles absorbants lais- sent fuir les fluides. La Demanderesse a effectué des recherches afin d'éli- miner les défauts précités des articles absorbants classi- ques, et c'est sur les conclusions de ces recherches que repose la présente invention. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un article absorbant comprenant une permière couche absorbante formant une couche supérieure et une seconde couche absorbante formant une couche inférieure, la pre- mière couche absorbante étant réalisée de façon que sa masse volumique sous une charge de 35.10 2Pa/cm2 soit inférieure à 0,045 g/cm3 à la' fois à l'etàt sec et à l'état humide, et que son poids au m2 soit de 15 à 50 g, et un polymère absorbant très fortement l'eau étant fixé sur la seconde couche absorbante. Par "couches supérieure et inférieure" on veut dire ici que la première couche absorbante est située en une position supérieure (plus proche de la partie recevant-les fluides) à celle de la seconde couche absorbante. En ou- tre, par densité ou masse volumique à l'état humide, il est bien entendu que la densité de l'eau absorbée n'est pas comprise. L'article absorbant suivant la présente invention présente les caractéristiques suivantes: (1) les fluides sont rapidement absorbés, (2) la vitesse de diffusion des fluides dans l'absorbant est très élevée, (3) le poids de l'absorbant dans son ensemble est faible et une certaine épaisseur est conférée à l'absorbant, (4) le mouillage en retour est très faible, et (5) l'article absorbant peut être fabriqué très simplement. On décrira maintenant l'invention en se référant aux dessinsannexés, donnésuniquement à titre d'exemple, sur lesquels t - les Fig. 1 à 3 sont des vues en perspective de modes de réalisation de couches à jeter; si on modifie les dimen- sions de la couche à jeter 3 représentée à la Fig.3, elle peut être utilisée comme serviette hygiénique; - les Fig.4 à 7 sont des vues en coupe de modes de réalisation de l'article absorbant suivant l'invention; - les Fig. 8 et 9 représentent des vues en coupe de couches à jeter classiques; c'est-à-dire que la Fig.8 re- présente une couche connue comprenant une pâte duveteuse , et la Fig.9 représente un produit connu comprenant un polymère 7, absorbant très fortement l'eau; - la Fig.10 représente une vue en coupe d'un exemple de serviette hygiénique du commerce. Sur les dessins les numéros de référence identifient les éléments. suivants: 1, 2, 3: couches à jeter; 4: ruban de fixation : feuille imperméable aux liquides (feuille en polyéthylène) 6: première couche absorbante 7: seconde couche absorbante (couche de polymère absorbant l'eau) 8: feuille à surface poreuse (tissu intissé) 9: papier-tissu (papier résistant à l'humidité) : pâte duveteuse 1i: fibres de rayonne. Comme représenté aux Fig. 4 à 7, l'article absorbant suivant la présente invention comprend une première couche absorbante 6 et une seconde couche absorbante 7. La pre- mière couche absorbante 6 est d'ordinaire constituée par un feutre obtenu en liant des nappes fibreuses. On peut également utiliser une éponge en matière plastique dont les pores communiquent entre eux. On peut aisément prépa- rer un feutre constitué par des nappes fibreusesliées enfai- sant appel à un procédé connu, mais il est important d'uti- liser des nappes fibreuses liées ayant une certaine épais- seur sous une charge de 35.102Pa/cm2 à l'état humide,c'est- à-dire que les nappes présentent une certaine élasticité ou force de répulsion afin de ne pas se comprimer de façon excessive. Plus particulièrement, il est d'importance cri- tique que le poids de base (le poids au m 2) de la première couche absorbante 6 soit de 15 à 50 g et que sa masse vo- lumique sous une charge de 35.102Pa/cm2 à l'état humide soit inférieure à 0,045 g/cm3, de préférence inférieure à 0,03 g/cm3, non comprise la masse volumique du fluide absorbé. Lorsque cette première couche absorbante 6 est combinée avec le polymère absorbant très fortement l'eau, il est préférable que la première couche 6 ait une surface suffisante pour couvrir entièrement la surface de la se- conde couche absorbante 7. Les nappes fibreuses liées de de la première couche absorbante 6 peuvent être en fibres de denier élevé, car ces fibres présentent une force de répulsion. On peut utiliser des fibres synthétiques ou semi-synthétiques. Toutefois, si on utilise des fibres de denier élevé il se produit un phénomène indésirable faisant que la première couche absorbante 6 devient raide dans son ensemble. Afin d'éliminer cet inconvénient, une feuille classique présentant une surface poreuse 8, par exemple un tissu intissé (ayant un poids de base de 15 à 20 g/m2),peut être disposée par-dessus la couche absorbante supérieure 6. On peut, à titre de fibres présentant une force de ré- pulsion et un toucher moelleux, mélanger de 30 à 60% en poids de fibres creuses en polyester ayant une finesse de 6 à 12 deniers par exemple, dans la première couche absor- bante 6. Afin d'atteindre les buts de la présente inventi- on, des fibres synthétiques ayant une coupe transversale modifiée, par exemple non circulaire, et notamment des fibres polyester, acryliques et en nylon sont utilisées pour obtenir une force de répulsion et, en outre, des fibres hautement gaufrées ayant une finesse de 3 à 6 de- niers, ainsi que des fibres à section transversale creuse ayant une finesse de 6 à 12 deniers peuvent également être utilisées. Comme autres fibres à mélanger dans la feuille super- ficielle 8, des fibres fines, ayant une finesse de 1 à 3 deniers, sont utilisées principalement pour conférer de bonnes propriétés au toucher et au contact. Afin de réduire le mouillage en retour, on peut utiliser des fibres synthé- tiques n'absorbant pas l'eau, par exemple des fibres en polyester et en nylon, mais lorsque la prévention des fui- tes est importante, on peut utiliser des fibres hydrophi- les comme des fibres de rayonne. Comme autre constituant critique, on peut citer un liant. On peut utiliser une résine de type émulsion couramment utilisée comme liant pour tissus intissés. Des fibres ES, fournies par Chisso Kabushiki Kaisha, qui sont des fibres composites thermo- fusibles, sont de préférence utilisées comme liant. Les fibres ES ayant une finesse de 3 deniers environ sont particulièrement préférables. Lorsque la résistance mécani- que est un facteur important, il est préférable de mélan- ger les fibres ES en une proportion pondérale de 50% envi- ron. D'ordinaire, la proportion de fibres ES à mélanger est de 30 à 50% en poids. Les fuites auxquelles on se réfère ici sont de-deux sortes. Les fuites provoquées par l'insuffisance du pou- voir absorbant, et les fuites dues au fait que du liquide s'écoule sur la surface parce que la vitesse d'absorption est trop lente. Dans la présente invention, on vise la prévention du premier type de fuites. On peut prévenir le second type de fuites en faisant appel à un procédé connu permettant d'ajuster l'énergie superficielle des fibres en traitant les surfaces des fibres à l'aide d'une compo- sition à base d'agent tensio-actif. Le premier type de fuites ne peut être évité par aucun des procédés connus. On décrira maintenant la seconde couche absorbante 7 constituant l'un des éléments entrant dans la réalisation de l'article suivant la présente invention. Un polymère absorbant très fortement l'eau est fixé sur la seconde couche absorbante 7. D'ordinaire, le polymère absorbant très fortement l'eau est répandu entre deux papiers absor- bant l'eau et le polymère est lié et fixé sur ces papiers à l'aide d'eau ou en chauffant. On peut également adopter un procédé suivant lequel une pâte duveteuse est mélangée avec un polymère absorbant très fortement l'eau et le mé- lange est moulé par compression de façon à obtenir une feuille. En outre, la seconde couche absorbante 7 peutêtre préparée en faisant appel à divers procédés connus. Le po- lymère absorbant très fortement l'eau qui est utilisé dans la présente invention est un polymère pouvant absorber au moins 10 fois son propre poids d'eau. Par exemple, on peut utiliser de la cellulose carboxylée, de l'amidon greffé à l'acrylonitrile et hydrolysé, des polymères de dérivés d'acide acrylique, des dérivés de polyacrylonitrile, des composés de type polyacrylamide ainsi que des copolymères acétate de vinyle/acrylate de méthyle saponifiés. Parmi - ces polymères, les copolymères de dérivés d'acide acryli- que sont particulièrement préférables. Ces polymères sont accessibles sur le marché sous les noms commerciaux "Sanwet" (Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) et "Sumika Gel" (Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha). La quantité de polymère absorbant très fortement l'eau est déterminée en fonction du pouvoir absorbant du polymère. Par exemple, lorsque le pouvoir d'absorption de l'urine est de 40 à 50 g/g, dans le cas d'une couche de dimensions standard, le polymère est utilisé à raison de 3 à 4 g/feuille. Dans ce cas, lorsqu'on utilise une pâte duveteuse classique, on doit l'utiliser en une quantité de 35 à 40 g/feuille. D'or- dinaire, la poudre de polymère absorbant très fortement l'eau est répandue uniformément et au hasard sur la pâte duveteuse, à raison de 20 à 100 g/m2, mais le polymère peut être disposé suivant un motif prédéterminé, par exem- ple sous forme de raies. La quantité de polymère pulvéru- lent répandue varie suivant que la seconde couche absor- bante 7 sur laquelle est fixée le polymère absorbant très fortement l'eau couvre entièrement ou seulement en partie la surface de la couche. Il est préférable que le polymère absorbant très fortement l'eau ne soit appliqué que sur une région nécessitant un pouvoir absorbant élevé.Plus le pouvoir mouillant de la surface du polymère absorbant très fortement l'eau est élevé, plus on peut augmenter la quantité répandue.On peut utiliser le produit "Sumi- ka Gel" précité en une plus grande proportion que le produit dit "Sanwet". Lorsqu'il s'agit d'un article absorbant de dimensions standard, la sonme du poids de 1 'absorbant dans la première et la seconde couches absorbantes est de 12 à 14g/feuille dans la présente invention, ce qui est bien inférieur au poids de la pâte duveteuse classique, qui est de 35 à a/feuille.Il s'ensuit que la présente invention permet de réduire le poids de l'article absorbant. Conmme représenté aux Fig.4 à 7, l'article absorbant suivant la pré- sente invention conmprend, outre les première et seconde couches absorban- tes 6 et 7 précitees, une feuille imperméable aux liquides 5,un papier absorbant l'eau ou un pamier absorbant l'eau et résistant à l'humidité 9, ainsi qu'une feuille superficielle poreuse 8. Une feuille de polyéthylène basse densité est en général utilisée conmme feuille imperméable aux liquides, et dans les cas d'une serviette hygiénique, on utilise en général un stratifié comprenant un tissu non tissé et une résine thermoplastique. On peut utiliser des produits du commerce conne papier 9 absorbant l'eau ou absorbant et résistant à l'humidité et conre feuille 8 à surface poreuse. Les exemples et exemples de production non limitatifs suivants, concernant des couches, sont donnés à titre d'il- lustration de l'invention. Sauf autre indication, tous les pourcentages (%) sont exprimés en poids. Exemple de production 1 On mélange 50% de fibres creuses en polyester ayant une finesse de 12 deniers et de 56 mm de long, fabriquées et fournies par Teijin Limited, avec 50% de fibres ES ayant une finesse de 3 deniers et de 51 mm de long, fabriquées et fournies par Chisso Kabushiki Kaisha, et on fait passer le mélange de fibres dans une cardeuse à rouleaux ordinai- re, afin d'obtenir des nappes ayant un poids de base de , 25 ou 50 g/m. On fixe ces nappes tous les 4 mm, de façon classique, afin d'obtenir une première couche absor- bante 6. Exemple de production 2 On mélange 45% de fibres creuses en polyester ayant une finesse de 12 deniers et de 56 mm de long, fabriquées et fournies par Teijin Limited, avec 45% de fibres ES ayant une finesse de 3 deniers et de 51 mm de long, fabriquées et fournies par Chisso Kabushiki Kaisha, et 10% de fibres de rayonne polynodique ayant une finesse de 3 deniers et de 65 mm de long, fabriquées et fournies par Daiwabo Kabu- shiki Kaisha, puis on fait passer le mélange de fibres dans une cardeuse à rouleaux ordinaire, de façon à obtenir des nappes ayant un poids de base de 25 g/m2. On fixe ces nappes tous les 3 mm, suivant un mode opératoire classique, afin d'obtenir une première couche absorbante 6. On prépare des nappes comparatives, de la même maniè- re, en utilisant diverses fibres, comme suit: Exemple de production 3 35% de fibres creuses en polyester ayant une finesse de 12 deniers et de 56 mm. de long de fibres ES ayant une finesse de 3 deniers et de 51 mm de long % de fibres de rayonne polynodique ayant une fines- se de 3 deniers et de 65 mm de long Poids de base:25 g/m Exemple de production 4 % de fibres en polyester ayant une finesse de 3 deniers et de 56 mm de long % de fibres ES ayant une finesse de 3 deniers et de 51 mm delong Poids de base: 25 g/m2 Les propriétés physiques des nappes préparées dans les exemples de production ci-dessus sont indiquées au tableau 1. Tableau 1 Echan- Poids de base tillon n (g/m2) Exemple de 1 production 1 (Invention) Exemple de 2 production 1 (Invention) Exemple de 3 production 1 (Invention) Exemple de 4 production 2 (Invention) Exemple de 5 production 3 (Comparatif) Exemple de 6 production 4 (Comparatif) Nappe de sécurité dans le produit 7 dit Angel Star Pure ee masse volumique de de l'eau L Masse volumique (g/cm)sous une compression de 35.10 Pa/cm2) A sec A l'état humide ee 0,026 0,025 0,025 0,029 0,026 0,029 0,053 0,043 0,026 0,037 0,038 0,051 0,078 0,086 la nappe humide à l'exclusion de la densité On utilise ces nappes pour préparer des articles absorbants en utilisant les matériaux décrits cidessous: (1) Nappes des échantillons 1 à 7, de 300 mm x 400 mm. (2) Feuilles de polymère absorbant très fortement l'eau (polymère absorbant très fortement l'eau pris "en sandwich" entre deux papiers-tissu) de 300 mm x 370 numm dans lesquel- 1i les est fixé un polymère absorbant très fortement l'eau (Sumika Gel; fourni par Sumitomo Kagaku Kabishiki Kaisha) à raison de 3 g. (3) Tissus intissés (feuilles superficielles) ayant un poids de base de 20 g/m2, préparés en liant par fusion % de fibres en polyester ayant une finesse de 1,4 denier et de 51 mm de long, et 55% de fibres ES ayant une finesse de 3 deniers et de 51 mm de long. (4) Papiers étanches à l'humidité (papiers-tissu) ayant un poids de base de 20 g/m2 (5) Feuilles de support (postérieures) constituées par une pellicule en polyéthylène ayant un poids de base de g/m2 (produit par Clopay Corp.). Exemples 1 à 4 et Exemples Comparatifs 1 à 3 Comme représenté à la Fig.5, une feuille en polymère absorbant l'eau 7, trois papiers-tissu 9, une nappe 6 choisie parmi les échantillons 1 à 7, et un tissu intissé sont empilés, dans cet ordre, sur une feuille en poly- éthylène 5, de façon à obtenir un article absorbant. Exemple 5 et exemple comparatif 4 omme représenté à la Fig.4, une feuille en polymère absorbant l'eau 7, une nappe 6 de l'échantillon 4 ou 5, sont empilées, dans cet ordre, sur une feuille en polyéthy- lene 5, de façon à obtenir un article absorbant. Exemple 6 On prépare un article absorbant tel que représenté à la Fig.5 en utilisant une nappe de l'échantillon 2 et une feuille 7 obtenue en mélangeant une pâte duveteuse et un polymère absorbant très fortement l'eau, dans les pro- portions indiquées ci-dessous, et en moulant le mélange sous la forme d'une feuille. Pâte duveteuse: 6 g de SAM fourni par Weyerhaeuser CQ Polymère absorbant très fortement l'eau: 2 g de Sumika Gel. Exemple comparatif 5 Comme représenté à la Fig.8, une pâte duveteuse 10 (36 g de SAM fourni par Weyerhaeuser Co.), un papier-tissu 9 ainsi qu'un tissu intissé 8 sont empilés, dans cet ordre, sur une feuille en polyéthylène 5, afin d'obtenir une couche à jeter classique du commerce. Les résultats concernant la vitesse d'absorption et le mouillage en retour des articles absorbants ainsi obte- nus sont rapportés au tableau 2. Tableau 2 Nappe Temps d'absorption Mouillage en retour no (secondes) (g.) Exemple 1 1 38 0,26 Exemple 2 2 46 0,44 Exemple 3 3 55 1,76 Exemple 4 4 62 2,03 Exemple com- paratif 1 5 141 4,01 Exemple com- paratif 2 6 232 5,87 Exemple com- paratif 3 7 320 7,23 Exemple 5 4 33 3,11 Exemple com- paratif 4 5 79 6,89 Exemple 6 2 41 0,39 Exemple com- paratif 5 - 202 4,00 Temps d'absorption: On perce un trou de 1 cm de diamètre à la partie' infé- rieure d'un récipient placé sur la surface de l'absorbant (de façon à appliquer une charge de 35.10 2Pa/cm2 autour du trou), et on mesure le temps nécessaure à l'absorption d'une urine artificielle (ayant une tension superficielle réglée à (50 + 3)xlO5 N/cm) à travers de trou). 1Mbuillage en retour: 2 min. après absorption oyn#ète de l'urine arti- 21 2 ficielle, on applique une charge de 40.10 Pa/cm sur une surface de 100 cm2 autour du point d'absorption, et le liquide fuyant hors de l'article absorbant est absorbé sur un papier filtre, après quoi on mesure la quantité de li- quide absorbée par le papier filtre. Il découle des résultats ci-dessus que l'article absor- bant suivant l'invention a un meilleur pouvoir absorbant que les articles absorbants classiques. REVENDICATIONS 1. Article absorbant, comprenant: une première couche absorbante supérieure, ayant une masse volumique, tant à l'état sec qu'à l'état humide, inférieure à 0,045 g/cm3 2 2 lorsqu'elle est mesurée sous une charge de 35.10 Pa/cm ladite première couche pesant de 15 à 50 g/m 2; et une seconde couche absorbante inférieure sur laquelle est fixé un polymère absorbant très fortement l'eau. 2. Article suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche absorbante supérieure comprend de 30 à 60% en poids de fibres creuses en polyester et de à 50% en poids de fibres thermo-fusibles. 3. Article suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la première couche absorbante supérieure est un feutre fait de nappes fibreuses liées par chauffage, les fibres creuses en polyester ayant une finesse d'environ 6 à 12 deniers et les fibres thermo-fusibles ayant une finesse d'environ 3 deniers. 4. Article suivant la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce que le polymère absorbant très fortement l'eau est une poudre d'un polymère de dérivé d'acide acrylique. 5. Article suivant la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce que le polymère absorbant très fortement l'eau est une poudre fixée entre deux feuilles absorbant l'eau, le polymère absorbant très fortement l'eau étant capable d'absorber au moins 10 fois son poids d'eau. 6. Article suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est sous la forme d'une feuille dans laquelle la somme des poids des première et seconde couches est d'en- viron 12 à 14 g/feuille.