Brevet FR2532541A1 — publié le 19840309

"Torchon d'essuyage non tissé". La présente invention concerne des torchons jetables qu'on peut utiliser pour des applications industriel- les et privées très variées, notamment pour l'industrie auto- mobile, les services alimentaires et les industries électri- ques ainsi que pour un-simple essuyage domestique De tels tor- chons doivent être d'un prix réduit et pourtant posséder la ré- sistance, le pouvoir absorbant, un caractère analogue à une étoffe et d'autres propriétés qu'on recherche pour les applica- tions d'essuyage Les étoffes non tissées en général, ont été très bien, acceptées pour la confection des torchons jetables non tissés servant aussi bien pour des applications spéciales que pour l'essuyage en général Pour de nombreuses applications de ce genre, les performances des torchons non tissés peuvent dépasser celles des produits classiques d'essuyage en étoffe et en papier Cependant, pour certaines applications, on voudrait encore plus améliorer quelques propriétés des torchons non tissés, telles la résistance à la formation de charpie et au rayage, et il est en général souhaitable d'augmenter le pouvoir absorbant et la résistance des torchons. Le brevet US N 04 307 143 décrit des tor- chons err microfibres gonflées à l'état fondu, traités avec un surfactif et gaufrés On a démontré que les torchons de ce type possèdent un pouvoir absorbant et des propriétés d'essuyage amé- liorées quand on les compare aux torchons classiques. Le brevet US N 04 298 649 décrit un torchon non tissé en composants multiples comportant une couche de micro- fibres gonflées à l'état fondu en combinaison avec une pellicule fendue ou une couche de mousse fibrillée Ce torchon possède des caractéristiques d'un faible ramassage de copeaux métalliques, ce qui est d'un intérêt particulierdans les ateliers de finissa- ge de véhicules automobiles On obtient cette propriété sans détérioration notable des propriétés d'essuyage Le brevet US N 04 328 279 concerne un torchon noni tissé gonflé à l'état fon- du traité par certains surfactifs pour aboutir à une faible -2- teneur en sodium, ce qui est d'un intérêt particulier pour les opérations d'essuyage dans l'industrie électronique Le brevet US N 04 041 203 décrit des étoffes non tissées et des matières d'emballage stériles qu'on prépare en combinant des couches de fibres thermoplastiques gonflées à l'état fondu avec une ou plusieurs couches de filaments thermoplastiques continus Ce brevet admet qu'on pourrait traiter lesdites ma- tières pour les rendre absorbantes et pour les utiliser comme torchons Le brevet US N 04 196 245 concerne une étoffe non tissée composite pour utilisation dans des articles chirurgi- caux jetables et pouvant comprendre une ou plusieurs couches gonflées à l'état fondu et liées de façon lâche à une ou plu- sieurs couches liées par filage. La préparation des bandes de microfibres en polyoléfines est-connue et décrite, par exemple, dans Wendt, In.u strial and Engineering Chemistry, Vo 11 48, N 08 ( 1956) pages 1342 à 1346, ainsi que dans le brevet US N 03 978 185, le brevet US N 03 795 571 et le brevet US N 03 811 957 Ce dernier bre- vet N 03 811 957 indique également que des nappes en polyolé- fines gonflées à l'état fondu sont utiles dans les étoffes d'essuyage et dans des matières d'absorption d'hydrocarbures. La production de filaments sensiblement continus est également connue et des techniques représentati- ves sont données dans les brevets US N 03 338 992, N 03 41 394, Nb 3 502 538, N 03 502 763, N 03 509 009 et N 03 542 615 ainsi que dans le brevet canadien N'803 714 On peut également se reférer au brevet US précité N 04 041 203 pour étudier les procédés de production de combinaisons de fibres thermoplastiques gonflées à l'état fondu et de fibres thermoplastiques en filaments con- tinus Le brevet US N 04 340 563 décrit un autre procédé de pro- duction de bandes thermoplastiques en filaments continus. La présente invention concerne un torchon non tissé perfectionné ayant des caractéristiques d'une faible formation de charpie et de rayage réduit, tout en présentant un meilleur pouvoir absorbant Le torchon est une combinaison ç 2532541 -3- d'une couche ayant un grammage relativement élevé en micro 7 fibres thermoplastiques gonflées à l'état fondu portant sur chaque face une couche relativement légère de fibres thermo- plastiques en filaments continus d'un plus grand diamètre On traite tous les composants avec un surfactif pour en améliorer le mouillage, et, de préférence, on lie la combinaison par une application de chaleur et de pression selon un programme pré- déterminé Le torchon résultant est analogue à une étoffe, sou- ple et utile pour de nombreuses applications industrielles ain- si que pour l'essuyage ordinaire Les matières thermoplasti- ques préférées sont les polyoléfines et les composants indivi- duels sont avantageusement confectionnés avec le même polymère ou les mêmes polymères ayant des températures de fusion simi- laires Les surfactifs préférés sont les surfactifs ioniques et nonioniques, tels que l'ester dioctylique du sel sodique d'acide sulfosuccinique ("Aerosol OT"). Sur les dessins annexés la fig 1 représente schématiquement un procédé de fabrication des torchons selon l'invention; la fig 2 représente le torchon à compo- sants multiples selon l'invention; la fig 3 représente graphiquement les résultats du test d'aspiration capillaire, et la fig 4 représente graphiquement les résultats du test d'essuyage d'huile. Bien que l'invention ait été décrite à pro- pos de modes de réalisation préférés, il va de soi qu'elle n'est nullement limitée à ces modes de réalisation, et au contraire, on désire couvrir toutes les variantes et modifications ainsi que tous les équivalents qui restent en dedans du cadre et de l'esprit de l'invention. Les bandes gonflées à l'état fondu qu'on prépare pour les torchons selon l'invention sont fabriqués, de préférence, par le procédé décrit dans le brevet US N 03 978 185 dont les enseignements sont incorporés à titre de référence dans la présente demande et auquel on peut se référer pour obtenir les détails du procédé de gonflage à l'état fondu. Bien que l'exemple ci-dessous soit effectué avec du polypro- pylène, il va de soi que l'invention n'est pas limitée à cette D matière et que l'on pourrait utiliser aussi bien d'autres poly- mères thermoplastiques susceptibles de gonflement à l'état fon- du, notamment le polyéthylène, les polyesters et les polyami- des Il-est également souhaitable dans certains cas d'incorporer d'autres matières dans la bande gonflée à l'état fondu, com- me par exemple, des fibres de cellulose Les bandes de ce gen- re sont décrites dans le brevet US N 04 100 324 Pour les meil- leurs résultats selon l'invention, les bandes contiennent au moins 30 % et de préférence 50 % en poids de microfibres. On peut préparer les bandes de filaments continus comme décrit dans les brevets précités ou dans le brevet US N 04 340 563 Les polymères qui conviennent sont ceux qu'on utilise dans le procédé de gonflement à l'état fondu De pré- férence, les polymères utilisés pour les couches de composants sont les mêmes Dans un mode de réalisation préféré, on effec- -20 tue individuellement la liaison programmée des couches liées par filage avant de les combiner avec la couche gonflée à l'état fondu Par exemple, un motif décrit dans le brevet d'Utilité US N%-239 566 comportant environ 23 liaisons/cm 2 et environ 25 % de surface liée peut servir, de même d'ailleurs que le motif décrit dans le brevet d'Utilité US N 0264 512 Une telle liai- son préalable permet l'utilisation d'une plus faible surface globale liée lorsqu'on effectue la liaison du stratifié. Selon l'invention, la bande gonflée à l'état fondu (y compris les fibres ajoutées) présente un grammage rela- tivement élevé compris entre environ 17 et 170, de préférence entre environ 34 et 85 g/m 2 _Au contraire, les couches de fila- ments continus individuels présentent un grammage relativement bas compris entre environ 7 et 34, et de préférence, entre 10 et 17 g/m 2. On peut utiliser un surfactif quelconque ionique ou non-ionique, choisi parmi des produits très variés en combinaison avec les couches des composants individuels. On peut citer par exemple l'ester dioctylique de sel sodique d'acide sulfosuccinique ("AEROSOL OT"), l'isooctyl -phénylpolyé- hoxyéthanol ("Triton" X-100 et X-102) et d'autres. On effectue avantageusement la combinaison des bandes de composants par une application programmée de cha- leur et de pression Les conditions particulières de la liaison dépendent des matières utilisées mais on préfère en général un motif de liaison utilisant environ 1,5 à 39 pointes/cm 2 (ou mieux encore 3 à 17 liaisons/cm 2) pour une couverture d'environ 5 à 25 % (de préférence de 10 à 15 %) de la surface de contact La température de liaison pour le polypropylène, par exemple, est avantageuse- ment comprise entre environ 82 et 1650 C alors que la pression est avantageusement comprise entre 27 et environ 70 kg/ cm liné- aire Pour mieux comprendre les motifs de liaison, on peut se ré- férer utilement au brevet d'Utilité US N 0239 566 et au brevet US N 03 855 046. Sur la fig 1 on a représenté un procédé de formation de la matière pour torchons selon l'invention, que l'on va décrire brièvement On pourrait utiliser d'autres opé- rations de formage et de combinaison, ce qui sera évident pour les spécialistes et on ne désire limiter nullement l'invention à ce procédé. Comme il est représenté,une filière 10 dépo- se des microfibres 12 sur toile en mouvement 14 supportée par des rouleaux 16 dont un ou plusieurs peuvent être entraînés. Une nappe lâche 18 est formée et on lui ajoute un agent mouil- lant 20 au moyen d'un aju tage de -pulvérisation 22 Des bandes 24 et 26 de filaments continus liés par filage provenant des rouleaux apparentés 23 et 25 sont combinés sur de-s rouleaux en rotation 27-et 29 avec la nappe 18 dans la zone de pincement 31 La combinaison est liée par la chaleur et la pression dans la zone de pincement programmée 30 entre un rouleau profilé -6- 33 et un rouleau formant enclume 35, et le stratifié 37 est enroulé sur un rouleau de reprise 32 et peut être fendu en torchons individuels, par exemple, comme représenté sur la fig 2 Sur cette fig 2, un torchon stratifié 34 à trois cou- ches est représenté et comprend une couche de microfibres 38 et des couches de filaments continus 36 et 40 présentant des surfaces liées de façon programmée 42. Les exemples suivants servent à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée. EXEMPLE 1 On forme une bande de microfibres gonflées à l'état fondu ayant un grammage de 54 g/m 2 par le procédé dé- crit dans le brevet US N 03 978 185 comme suit; on utilise une résine de polypropylène ayant un indice de fluidité à l'état fondu de 145 g mesuré à 1770 C et qui est la résine "PD 3145 " de Exxon La production se fait à une vitesse de 16720 m 2 par heure et on recueille le produit à une distance de 35,5 cm sur un ta- mis de formage On incorpore les fibres gonflées à l'état fon- du dans la bande à mesure de sa formation, sensiblement comme indiqué sur la fig 1 On applique sur les côtés opposés de la bande gonflée à l'état fondu des bandes en filaments continus en une résine de polypropylène ayant un indice de fluidité à l'état fondu de 10 à 11 g mesuré à 177 WC et il s'agit de produit "PD 3045 " de Exxon préparé selon le brevet US N 04 041 203 et oh lie sur un mode programmé suivant un schéma sensiblement décrit dans le brevet d'Utilité US N O 264 512 à une température de 1420 C et sous une pression de 39-kg/cm linéaire suivant un schéma de liaison comportant 7,3 pointes/cm 2, chaque pointe ayant une surface moyenne individuelle de 0,018 cm 2 Le gramma- ge de la combinaison est de-80 g/m 2 et les autres propriétés apparaissent dans le tableau ci-après. EXEMPLE 2 On procède comme dans l'exemple 1 sauf que la bande gonflée à l'état fondu contient 50 % en poids de fibres d'une pâte de bois qu'on ajoute de la façon décrite dans le bre- -7 vet US N 04 100 324 Le grÉmmage de la combinaison est de g/m 2 dont 86 g/m 2 de fibres gonflées à l'état fondu et de pâte de bois et 12 g/m 2 de chaque polypropylène lié par filage. EXEMPLE 3 - On procède comme dans l'exemple 1 sauf que la bande gonflée à l'état fondu contient également 50 % de fibres discontinues en polyester qui ont été ajoutées com- me décrit dans le brevet US N 04 100 324 Le grammage de la. composition est de 110 g/m 2 dont 86 g/m 2 de fibres gonflées à l'état fondu et de fibres discontinues et 12 g/m 2 de chaque polypropylène lié par filage. On soumet les matières des exemples 1 à 3 à des essais comme indiqué dans le tableau et on soumet aux mêmes essais les matières représentatives des brevets US N 04 307 143 et 4 041 203, avec deux exemples de ces derniers, l'un pour un stratifié à trois couches et l'autre pour un stra- tifié à deux couches. On peut voir que le torchon selon l'inven- tion possède des propriétés améliorées pour l'essuyage de l'hui- le et de l'eau, en particulier en ce qui concerne le pouvoir absorbant et l'essuyage sans rayage Ces résultats sont par- ticulièrement avantageux pour l'essuyage dans les services ali- mentaires, par exemple, lorsqu'une surface en acier inoxydable doit être impérativement non rayée En outre, les caractéristi- ques de peu de charpie sont importantes en électronique et dans d'autres applications o un environnement exempt de poussière est considéré comme nécessaire D'autres applications des torchons de qualité supérieure seront évidentes, par exemple dans le domaine sanitaire comme serviette d'essuyage des mains des chirurgiens, etc Bien que l'on ne désire pas limiter l'in- vention à une théorie quelconque, on pense que les bandes exté- rieures légères en filaments continus procurent un effet de mèche permettant d'aspirer rapidement les liquides à travers 8 - TABLEAU Propriété Echantillon Gramnage (g/m 2) Charpie 1 I Pouvoir absorbant de l'eau % Résidus (g 2) Déchirure Trapézoidale (MD(g) 4 Résistancoe Grossetlr à la traction (nm) sens machine 6 (g/cm) 5 Exemple 1 85 Exemple 2 110 Exemple 3 110 0,Ki MTEX,, Brev US 4307143 81 Brev US 4041203 Stratifié à 3 couches 77 Stratifié à 2 couches 51 0,075 0,122 0,137 0,150 0,150 0,240 0,79 1,22 1,07 0,81 0,56 0,43 ( 1) Comme décrit dans le brevet US 4 328 279 ( 2) T A P P I T 432 ( 3) Conme décrit dans le brevet US 4 307 143 ( 4) ASTM D-2263-34, page 483, partie 24. ( 5) ASTM D-1117-74. ( 6) Appareil d'essais d'encombrement de "Ames". N tn L 4 tu la couche hautement absorbante de microfibres Cette couche de microfibres retient fortement le liquide dans les inter - stices et résiste au rayage. Il est donc évident que l'invention four- nit une matière d'essuyage qui répond complètement aux objectifs et avantages énumérés plus haut. Il va de soi qu'on peut apporter diver- ses modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits et qui sont représentés sur les dessins, sans sortir pour cela du cadre de l'invention - o Z 2532541 - REVENDICATIONS 1 ) Torchon, caractérisé en ce qu'il comprend un stratifié comportant une bande dont le gran raae est comnriq entre environ 17 et 170 g/m 2, qui comprend des microfibres thermoplastiques gonflées à l'état fondu ayant un diamètre moyen pouvant atteindre environ 10 microns et traitées avec un surfactif; et sur les deux faces de cette bande gonflée à l'état fondu, une bande ayant un grammage d'environ 7 à 34 g/m 2 comprenant des filaments thermoplasti- ques sensiblement continus ayant un diamètre moyen supérieur à 10 microns environ et traités avec un surfactif. 2 ) Torchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la bande de microfibres aux bandes extérieures combinées est d'au moins 2:1 à environ 4:1, en poids. 3 ) Torchon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bandes de microfibres et de fi- bres extérieures comprennent du polypropylène. 4 ) Torchon selon la revendication 3, caractérisé en ce que le surfactif servant à traiter la bande gonflée à l'état fondu est choisi parmi les surfactifs innirues et non-ioniques et le surfactif pour le traitement de la bande de filaments continus est également un surfactif ionique ou nonionique. 5 ) Torchon selon la revendication 3, caractérisé en ce que le stratifié est lié par une application programmée de chaleur et de pression. o 6 ) Torchon selon la revendication 5, caractérisé en ce que le motif de liaison occupe environ 5 à 25 % de la-surface du stratifié et le nombre de liaisons est compris entre environ 1,55 et 38 pointes/cm 2. 7 ) Torchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de microfibres contient jusqu'à % environ de pâte de bois. 11 2532541 8 ) Torchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de microfibres contient jus- qu'à environ 70 % de fibres discontinues. 9 ) Torchon selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on lie au préalable les couches extérieu- res de filaments continus avant de les stratifier avec la cou- che des microfibres. a