Brevet FR2505674A1 — publié le 19821119

i Lt invention concerne un article absorbant l'eau Plus précisément, l'invention concerne un article absorbant l'eau, dans lequel le matériau de surface est amélioré. Au dessin annexé, la Fig 1 est une vue en coupe représentant un article absorbant l'eau; la Fig 2 est une vue en coupe représentant un tissu non-tissé utilisé pour un article absorbant l'eau selon ltin- vention. Sur ces figures la référence 1 désigne une couche de surface, la référence 2 une couche absorbante, la référence 3 une couche empêchant les fuites, la référence 4 une première couche du tissu non-tissé (partie superficielle), la référence 5 une seconde couche du tissu non-tissé (partie élastique à la compression). Les articles absorbant l'eau tels que des couches à je- ter sont très utilisés actuellement Un tel article absorbant l'eau comprend, comme représenté sur la figure 1, une couche de surface 1, une couche absorbante 2 et une couche emp&chant les fuites 3, qui sont disposées dans cet ordre à partir de la face en contact avec la peau lorsque l'article est porté et sont intégrées l'une avec l'autre, l'article comprend en outre un ruban, un caoutchouc ou un moyen similaire fixé à l'assemblage ci-dessus pour en faciliter l'utilisation. Les r 8 les des couches respectives ne peuvent pas être discutés de façon absolument indépendante Cependant, ordinai- rement, la couche de surface 1 est utilisée pour empêcher que la couche absorbante 2 placée sous la couche de surface 1 ne colle à la peau de l'utilisateur pendant l'utilisation par sui- te de rupture ou pour empêcher l'article de se séparer en les couches respectives De plus, la couche de surface 1 a aussi pour fonction d'empêcher que le fluide corporel absorbé dans la couche absorbante ne retourne vers la peau (phénomène dit de retour d'humidité)et d'améliorer le toucher vis-à-vis de la peau Un tis- su non-tissé est ordinairement utilisé pour la couche de sur- face 1 Comme couche absorbante 2, on utilise ordinairement une couche formée par compression d'une pâte de bois défibrée com- posée de fibres de pâte de conifères pour obtenir une masse spécifique de 0,06 à 0,1 g/cm Des polymères super-absor- bants ont été récemment développés dans le domaine de la chi- mie des polymères qui a fait d'éminents progrès, et certains de ces polymères sont utilisés comme matériau de la couche absorbante Un film de polyéthylène basse densité est ordi- nairement utilisé comme couche 3 empêchant les fuites. Dans un article absorbant l'eau formé en conditionnant et en intégrant ces couches, le matériau de surface consti- tuant la couche de surface est très important et surtout ce matériau de surface doit avoir un toucher doux Dans les tis- sus non-tissés connus, de manière à produire un toucher doux, on a adopté un procédé dans lequel la finesse des fibres cons- tituantes est réduite à un niveau aussi fin que possible pour conférer un toucher uniforme Selon ce procédé, on utilise des fibres synthétiques ayant une finesse de, par exemple, 0,5 denier Cependant, il est difficile de fabriquer de façon stable un tissu non-tissé avec des fibres aussi fines sur une machine connue pour la préparation de tissus non-tissés, et selon ce procédé il n'est pas possible d'obtenir un tissu non-tissé satisfaisant, de plus ce procédé est désavantageux du point de vue économique Comme autre procédé, on peut men- tionner un procédé dans lequel le poids au m} d'un tissu non- tissé est réduit de manière à produire un toucher doux Ce- pendant, le poids est limité à 15 g/m d'un point de vue éco- nomique de fabrication Si le poids est plus faible que cet- te valeur critique, la nappe devient irrégulière et la résis- tance est fortement réduite. En conséquence, comme technique connue, applicable dans la pratique pour obtenir l'effet de prévention du re- tour du fluide corporel maintenu dans la couche absorbante vers la peau de l'utilisateur, on peut mentionner un procédé, dans lequel les fibres constituantes sont rendues autant que possible hydrophobes et le caractère humide des surfaces des fibres est réglé en utilisant un agent tensioactif ou simi- laire, et un procédé dans lequel des convexités et des con- cavités sont formées en profondeur sur un tissu non-tissé pour diminuer la surface venant au contact de la-peau, et ainsi maîtriser le phénomène de retour d'humidité Selon cha- cun de ces-procédés, le matériau de surface est amélioré par rapport aux matériaux de surface classique, mais ltaméliora- tion n'est pas satisfaisante On conna t également un procé- dé dans lequel une couche ayant une certaine élasticité à la compression est formée entre le matériau de surface de tissu non-tissé classique et la couche absorbante de manière à amé- liorer le toucher et à maîtriser le phénomène de retour d'hu- midité, mais ce procédé n'est pas satisfaisant dans la pra- tique Plus spécifiquement, bien que des fibres de rayonne soient utilisées pour la couche connue possédant une certaine élasticité à la compression et une épaisseur substantielle dans, par exemple, une serviette hygiénique ou similaire, l'é- lasticité à la compression est fortement réduite à l'état hu- mide dans les fibres de rayonne et aucun résultat satisfai- sant ne peut être obtenu On a proposé un procédé dans lequel on utilise des fibres de polypropylène ou de polyester au lieu de ces fibres de rayonne Dans ce cas, la réduction de l'élasticité à la compression à l'état humide n'est pas aussi manifeste, mais l'élasticité inhérente à la compression est faible et aucun résultat satisfaisant ne peut être obtenu. En vue d'éliminer les défauts précédents des articles absorbant l'eau classiques, la Demanderesse a effectué des recherches et a mis au point la présente invention Plus spé- cifiquement, conformément à l'invention, on fournit un arti- cle absorbant l'eau dont le matériau de surface est un tissu non-tissé comprenant de façon apparente deux couches liées entre elles par un-liant, le poids de la première couche de tissu non-tissé étant de 5 à 15 g/m, le poids de la seconde couche de tissu non-tissé étant de 20 à 45 g/m et lorsque le tissu non-tissé est à l'état humide, les valeurs ?FO et K dans la formule caractéristique de compression du tissu non- tissé répondent aux conditions ?FO z 1,2 X 10 g/cm et K 1,2 x 10, respectivement, dans la région o la relation E = Kp a est substantiellement établie: F = p F'0 l 1 + f(a 1)a/KF 0) =a- a E représentant le modèle de Young (g/cm), P la pres- 2 3 sion (g/cm 2), PF la masse specifique apparente (g/cm 3) (la valeur PF à l'état humide ne comprend pas le poids d'eau) et p FO la valeur PF lorsque la pression est de O g/cm 2. Comme le montre la figure 2, le tissu non-tissé utili- sé dans l'invention comprend de façon apparente deux couches 4 et 5 Ce tissu non-tissé est constitué d'une partie superficielle 4 et d'une partie élastique à la compression , mais dans l'invention, le tissu non- tissé peut être consti- tué de trois couches ou plus de nappes empilées par passage dans plusieurs machines à carder. Dans l'invention, en effectuant la liaison des fibres synthétiques de polypropylène, polyester ou;similaires au moyen d'un liant, l'élasticité à la compression à l'tétat sec ou humide est améliorée et des résultats satisfaisants peuvent être obtenus Selon cette idée technique, on peut s'attendre A obtenir le même effet que si une couche de mousse comportant des cellules interconnectées est formée comme couche ayant une élasticité à la compression et une épaisseur substantiel- le Mais, dans ce cas, une couche élastique à la compression devrait être formée en plus pour le matériau de surface, et étant donné que le produit final est un produit à jeter, ce procédé est désavantageux du point de vue économique et le procédé de fabrication devient compliqué Au contraire, selon l'invention, en formant de façon intégrée le tissu non- tissé utilisé comme partie de surface et la couche élastique à la compression, il devient possible de modifier le poids de la partie superficielle de tissu non-tissé de façon à ce qu'il soit de 4 à 5 à 12 g/m au lieu du poids classique de 20 à 30 g/m 2 L'invention est galement avantageuse en ce qu'elle 30 g/m L'invention est également avantageuse en ce qu'elle améliore la résistance Dans le cas du tissu non-tissé classi- que, si la résistance à la traction dans la direction latéra- le de l'article absorbant l'eau n'est pas supérieure à 250 g/ 25 mm, en particulier à 350 gl 25 mm, le tissu non- tissé se déchire souvent en cours d'utilisation de l'article et même si le matériau de surface et la couche élastique à la compression sont formés indépendamment l'un de l'autre, la ré- sistance à la traction mentionnée ci-dessus est également re- quise Au contraire, si on adopte le formage intégré mention- né ci-dessus, selon l'invention, étant donné que le poids de la partie superficielle peut être abaissé à 5 à 15 g/m 2, même si la résistance à la traction est réduite à 130 g/25 mm, la partie superficielle ne se déchire pas du tout dans un essai pratique De plus, l'abaissement du poids, c'est-à-dire l'é- paisseur, de la partie superficielle 4, se traduit par une amélioration du toucher Afin d'améliorer encore le toucher, on préfère que la partie de surface 4 soit formée de fines fibres ayant une finesse de 3 deniers ou moins On préfère que le poids de la partie élastique à la compression soit de 20 à 22 - 45 g/m, en particulier de 25 à 35 g/m Si le poids est bien supérieur à cette gamme, les propriétés caractéristiques ci- dessus peuvent 9 tre obtenues, mais un tel poids n'est pas pré- féré du point de vue économique. On décrira maintenant l'élasticité à la compression. En relation avec la caractéristique de compression d'un assem- blage de fibres, Kawano et al (The Journal of The Society of Fiber Machines 15, 273 ( 277 ( 1962)): ont proposé la formule empirique suivante: 1 = PF O lî 1 +f (a 1) P/Kp F Èl dans laquelle PF représente la masse spécifique appa- rente (g/cm) d'une couche de fibre, Pa représente 3 F la valeur % (g/cm) lorsque la pression de compres- sion est nulle, P représente la pression de compression (g/cm 2), a est une constante et K est une constante (qui peut être un critère indiquant l'élasticité à la compression). Les valeurs de peo et K sont déterminées selon le pro- cédé suivant Plus spécifiquement, on mesure le poids (g/m 2 d'un échantillon ayant une dimension de 200 x 100 mm, et on mesure la relation entre la force de compression et l'épais- seur du tissu non-tissé par un dispositif du type à compres- sion "Tensilon" On trace la tangente à la courbe correspon- dant à cette relation et on détermine le module de Young E d'après l'angle de la tangente Si la relation entre la mas- se spécifique apparente et le module de Young E est por- tée sur un papier graphique logarithmique, on peut obtenir une ligne droite pour log E = a log PF = log K A partir de cette droite, on obtient la valeur K. On détermine la valeur PFO à partir de l'épaisseur observée lorsque la pression est nulle Pour maîtriser le phénomène de retour d'humidité dans une couche à jeter ou si- milairet la valeur K indiquant l'élasticité i la compression doit être élevée, non seulement à l'état sec, mais également à l'état humide, et la valeur K doit être d'au moins 1,2 x 10 même à l'état humide et il est préférable que la valeur K soit aussi élevée que possible Pour augmenter la valeur K à l'é- tat humide, des fibres hydrophiles du type cellulose ou simi- laire ne sont pas préférées, mais on préfère des fibres syn- thétiques et la valeur K est augmentée dans la proportion des fibres ayant un denier plus volumineux Par exemple, il est préférable que la proportion de fibres ayant une finesse d'au moins 6 deniers soit d'au moins 30 % dans la partie 5 élastique à la compression Lorsqu'une nappe contenant au moins 25 % de fibres synthétiques ayant une finesse d'au moins 6 denier, est assemblée par fusion, la valeur a est pratique- ment constante et est de l'ordre de 2,92 _ 0,1 et cette va- leur n'est pas particulièrement critique Même si la constan- te d'élasticité à la compression K est augmentée, si la mas- se spécifique apparente P, sous une pression de compression nulle est élevé, la masse spécifique apparente pratique PF, donc le poids spécifique apparent sous le poids du corps, est également élevé et les vices parmi les fibres diminuent En conséquence, dans un tel cas, la quantité de fluide "de re- tour" est élevée et le temps nécessaire à l'absorption s'al- longe, avec en conséquence une fuite du fluide corporel E- tant donné ce qui précède, on préfère que la valeur soit -2 3 inférieure à 1,2 x 10 g/cm Lorsqu'on utilise réellement une couche à jeter com- prenant un tissu non-tissé remplissant les conditions ci-des- sus, on suppose qu'une distance de 0,7 à 1,0 mm est maintenue entre la surface des hanches de l'utilisateur et la couche absorbante à l'état stationnaire Lorsque l'utilisateur s'as- sied et que le siège n'est pas plat, la pression de compres- sion augmente et le matériau absorbant est amené en contact avec la surface de la peau, ce qui se traduit par l'appari- tion du phénomène de retour d 1 humidité Etant donné ce qui précède, la valeur K doit être élevée. Le tissu non-tissé de l'invention peut être facilement préparé selon un procédé connu, par exemple, un procédé dans lequel on utilise deux machines à carder, l'une étant princi- palement réservée pour des fibres ayant une finesse de 3 de- nier ou moins et l'autre étant principalement alimentée com- prenant au moins 30 % de fibres avec une finesse d'au moins 6 denier, et deux nappes sont placées l'une sur l'autre et assemblées par fusion à l'air chaud (dans le cas o l'on uti- lise des fibres ES qui sont des fibres hautes fusibles à chaud, commercialisées par Chisso-Polypro K K). Comme procédé plus simple, on peut adopter un procédé dans lequel une nappe comprenant au moins 30 % de fibres ayant une finesse d'au moins 6 denier est placée sur un tis- su non-tissé mince ayant un poids d'environ 10 g/m et les deux couches sont assemblées par fusion à l'air chaud. Les exemples suivants sont donnés à titre d'illustra- tion de l'invention. Exemple 1 Partie superficielle ES (fibres hautes fusibles à chaud commercialisées, par Chisso Polypro K K), 3 d x 51 mm (finesse de 3 denies - x longueur de 51 mm; mêmes abréviations ci-après), poids = 8 g/m (en moyenne) Partie élastique A la compression: 70 % de ES, 3 d x 51 mm et 30 % de PEú (fibre de polyes- ter), 12 d x 51 mm, poids = 32 g/m (en moyenne) On prépare un tissu non-tissé de façon que FO soit -2 3 F égal a 1,0 x 102 g/cm L'assemblage est effectué par fusion à chaud. Exemple 2 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: % de ES, 3 d x 51 mm, 40 % de PET, 12 d x 51 mm, poids = 32 g/m 2 (en moyenne) p FO = 1,0 x 10-2 g/cm 3 Assemblage comme à l'exemple 1. Exemple 3 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: % de ES, 3 d x 51 mm, 30 % de PET, 6 d x 51 mm, poids = 32 g/m (en moyenne) PFO = 1,0 x 102 g/cm Assemblage: comme à l'exemple 1 Exemple 4 - Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: 60 % de ES, 3 d x 51 mm, 40 % de PET, 6 d x 51 mm, poids = 32 g/m 2 (en moyenne) - PFO = 1,0 x 10-2 g/cm Assemblage: comme à l'exemple 1 Exemple 5 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: % de ES, 3 d x 51 mm, 30 % de PP (fibre de poly- propylene), 6 d x 51 mm, poids = 32 g/m (en moyenne) PFO = 1,0 x 10-2 g/cm 3 $ Assemblage: comme à l'exemple 1 Exemple 6 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: 60 % de ES, 3 d x 51 mm, 40 % de PP, 6 d x 51 mm, force 32 g/m 2 (en moyenne) FFO = 1,o x l O-2 g/cm 2 Assemblage comme à l'exemple 1 Exemple 7 On forme un tissu non-tissé de la m 9 me manière que dans l'exemple 5 si ce n'est que le poids de la partie super- ficielle est portée à 15 g/m et le poids de la partie élas- tique à la compression est porté à 20 g/mz. Exemple 8 On forme un tissu non-tissé de la m 9 me manière que dans l'exemple 5, si ce n'est que le poids de la partie élas- tique à la compression est porté à 40 g/m 2. Exemple 9 On forme un tissu non-tissé de la même manière que dan l'exemple 2, si ce n'est que la valeur ?FO est de 1,2 x 10-2 g/cm 3. Exemple 10 On forme un tissu non-tissé de la m 4 me manière que dan -2 l'exemple 2, si ce n'est que la valeur PFO est de 0,8 x 10 g/cm 3. Exemple comparatif 1 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: 60 % de i S, 3 d x 51 mm, 40 % de PET, 3 d x 51 mm, poids = 32 g/m 2 - s s = Assemblage: comme à l'exemple 1 exemple comparatif 2 On forme un tissu non-tissé de la même manière que dans l'exemple 2, si ce n'est que la valeur PFO est de 1,3 x 10-2 g/cm 3. Exemple comparatif 3 On forme un tissu non-tissé de la même manière que dans l'exemple 2, si ce n'est qu'on ne procède pas à un as- semblage par fusion à chaud. Exemple comparatif 4 On forme un tissu non-tissé de la même manière que dans l'exemple 5, si ce n'est que le poids de la partie élas- tique à la compression est porté à 10 g/m 2 (en moyenne) et -2 3 la valeur Po est de 1,2 x 10 g/cm. Exemple comparatif 5 Partie superficielle: Comme à l'exemple 1 Partie élastique à la compression: % de ES, 3 d x 51 mm, 25 % de PP, 6 d x 51 mm, poids 32 g/m PFO = 1,2 x 10 '2 g/cm 3 Exemple comparatif 6 On forme un tissu non-tissé ordinaire constitué unique- ment de PET et ayant un poids de 15 g/m, selon le procédé d'assemblage par filage. On détermine et on évalue des capacités des tissus non- tissés formés dans les exemples 1 à 10 et dans les exemples comparatifs 1 à 6 selon les méthodes d'essai suivantes. Quantité d'humidité de retour et temps d'absorption: On forme une fibre de pâte du commerce en une nappe ayant un poids de 280 g/m et on comprime la nappe de manière a ce que la masse spécifique soit de 0,1 g/cm On découpe la nappe en un échantillon ayant une dimension de 30 x 40 cm et sur l'échantillon on place un papier absorbant ayant un poids de 20 g/m, puis on dispose dessus l'échantillon de tissu non- tissé On fait absorber au tissu non-tissé au voisinage de sa il partie centrale 105 ml d'une solution saline physiologique (ayant une tension superficielle de 50 dynes/cm) et on mesure le temps d'absorption en secondes Après un passage de 2 minu- tes, on empile 10 feuilles de papier-filtre N 04 sur le tissu non-tissé et on applique une charge ( 10 x 10 cm) de 35 g/cm 2 pendant 3 minutes On mesure la quantité de liquide absorbé dans les papiers filtres, qui correspond à la quantité de re- tour d'humidité. Les résultats obtenus sont rapportés dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Poids PF 0 Quanitité Temps (g M) (m> 3 Valeur K de retour d'absorption 2(g/cm > d'humidité(s) E:;xempl e i 40 1,0 x 10 20,9 x 106 0,4 27 Exemple 2 40 N 3,4 x b 6 0,% 3 24 Exemple 3 40 t' 16 x 10 11 4 Exemple 4 40 " 2,2 x 106 0,8 30 Exemple 5 40 ti 13 x 106 1,8 39 Exemple 6 40 1 8 x 106 0,9 31 Exemple 7 35 " 1,2 x 106 1,7 42 Exemple 8 48 " 17 x 06 1,4 34 Exemple 9 40 1,2 x 10-2 3,1 X 106 1,1 29 Exemple 10 40 0,8 x ô-2 37 x 106, 0,1 23 Fi C> -J TABLEAU 1 (suite) Poids P Quantité 'Temps (g/m 2)'1/cm 3 'aeu de retourd'absorption Valeur Kd'humidité(s) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (g) Exemple -2 comparatif i40 1,0 x 10 0,8 x îo 6 4,3 46 Exemple 26 comparatif 240 1,3 X 10 1,9 x 106 2,2 6 Exemple - comparatif 340 1,0 X 10 0,25 x 106 6,2 90 Exemple 2, -2 11 x 1,305 comparatif 42712 x 10 11 x 16305 Exemple -2 685 comparatif 540 1,2 x 10 1, 1 x îo 6 2,85 Exemple comparatif 615 7,1 113 w r-j RF 1 VENDICAT I O N S 1 Article absorbant l'eau dont le matériau de surfa- ce est un tissu non-tissé comprenant deux couches liées entre elles par un liant, la premiere couche du tissu non-tissé a- yant un poids de 5 à 15 g/m, la seconde couche du tissu non- tissé ayant un poids de 20 à 45 g/m, et lorsque le tissu non- tissé est à l'état humide, les valeurs de PFO et de K dans la F O formule caractéristique de compression suivante pour le tis- su non-tissé sont telles que: PFO 1,2 x 10-2 g/cm 3 et K 7 > 1,2 x 10, respectivement, dans la région ou la relation de X K a est substantiellement établie: F F PFO 11 + i (a l)P, Cp FO) E étant le module de Young (g/cm), P est la pression (g/cm 2), F est la masse spécifique apparente (g/cm 3) et PFO est une valeur de f E lorsque la pression est nulle, a et K sont chacun une constante. 2 Article absorbant l'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance à la traction dans la di- rection latérale du tissu non-tissé est d'au moins 130 g/25 mm. 3 Article absorbant l Veau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant est une fibre haute fusible à chaud.