Brevet FR2654752A1 — publié le 19910524

La présente invention concerne une structure absorbante thermoliée, son procédé de fabrication et son utilisation dans le domaine des produits hygiéniques pour l'absorption des fluides corporels. La structure absorbante visée par l'invention est du type, connu en soi, comprenant une masse de fibres hydrophiles cellulosiques, généralement des fibres papetières courtes, au sein de laquelle est incorporé un agent liant activé par la chaleur, tel que des fibres thermoplastiques. Ce type de structure présente notamment l'avantage par rapport à d'autres structures absorbantes employées dans le domaine des articles d'hygiène pour l'absorption des fluides corporels, de conserver une forme stable même à l'état humide. Les procédés connus de fabrication de telles structures utilisent par exemple des fours dans lesquels les fibres thermoplastiques sont portées à une température appropriée, et subissent une fusion au moins partielle, de manière à assurer le thermoliage avec les autres éléments constitutifs et par là même, la cohésion de l'ensemble de la structure. Dans le brevet EP 0 202 472, la structure absorbante est formée sur une bande transporteuse qui la supporte pendant toutes les étapes du procédé et notamment pendant le passage au four. Toutefois, le thermoliage des fibres résultant de la fusion des fibres synthétiques provoque aussi le collage de la structure absorbante sur la bande transporteuse, ce qui rend difficile les opérations ultérieures de séparation et de stockage, et entraîne un encrassement de la bande de transport. Pour obvier à ce problème la demande de brevet FR 2 611 753 décrit un procédé de thermoliage d'un voile non tissé comportant des fibres synthétiques dans lequel on utilise, comme support mobile du voile, une toile de formation réalisée avec une matière plastique dont la température de fusion est très largement supérieure à celle des fibres et à celle du gaz chaud de thermoliage. Cependant, la tenue et la cohésion de la structure fibreuse thermoliée n'en sont pas pour autant améliorées car une fois séparée de la bande transporteuse, la structure n'a plus de support et sa face inférieure n'est plus protégée. En outre, on ne peut éviter l'entraînement de fines particules, contenues dans la nappe fibreuse, au travers de la toile. Par ailleurs, le changement de matière est relativement onéreux et la présente invention a pour but de réaliser un thermoliage efficace et économique de la structure sans produire un quelconque attachement avec la bande transporteuse, tout en améliorant la cohésion et la tenue de l'ensemble. Ce but est atteint par un procédé de fabrication d'une structure absorbante comprenant la préparation d'une nappe constituée au moins d'un mélange de fibres cellulosiques et de liants thermoplastiques, et le thermoliage des fibres par passage de la nappe supportée par une bande transporteuse dans un four à gaz chaud, caractérisé en ce qu on interpose entre la nappe et la bande transporteuse une feuille de matière poreuse choisie de manière à éviter que la face inférieure de la nappe n'attache à la bande transporteuse du fait desdits liants thermoplastiques lors du passage dans le four. La porosité de la feuille de matière poreuse est ainsi choisie de façon à permettre au gaz chaud, généralement de l'air, de traverser la nappe tout en formant un écran par rapport à la bande transporteuse pour les matières entrainées par le flux gazeux. Il s'ensuit que la matière liante, éventuellement entraînée, ne vient pas au contact de la bande transporteuse, et ne peut former de liaison entre cette dernière et les fibres de la nappe. Par contre, en choisissant convenablement la matière constituant la feuille poreuse, on peut obtenir une liaison entre la nappe et la feuille. Il s'ensuit qu'à la sortie du four, après refroidissement, la nappe et la feuille poreuse sont solidaires. Cette dernière constitue alors un renfort de la structure absorbante obtenue qui forme un produit semi-fini aisément transportable et manipulable pour être transformé ultérieurement dans une ligne de fabrication d'articles d'hygiène, tels que protège-slips, serviettes hygiéniques, couches, etc.... En outre, la feuille remplit la fonction de filtre, elle retient les particules fines entraînées par le flux gazeux et évite qu'elles ne passent dans le four. Enfin, la feuille en servant de surface de réception des fibres issues de la station de défibrage ou de mélange, contribue à faciliter la formation de la nappe en amont du four. Le choix du matériau dépendra de l'application envisagée pour la structure absorbante. Il pourra s'agir d'un non-tissé constitué au moins en partie de fibres compatibles avec le liant thermoplastique de la nappe, c est-à-dire susceptibles d'être liées par ce dernier. Il pourra s agir également d'un produit composite dont une couche comporte des fibres thermoplastiques susceptibles d'être fondues ou au moins ramollies par le flux gazeux du four, et, destinées à assurer ou améliorer le liage avec les fibres de la nappe. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la feuille de matière poreuse est constituée d'une feuille de papier absorbant, crépé, en ouate de cellulose. Dans ce cas, on choisira un produit de grammage compris entre 10 et 25 g/m2 de préférence entre 15 et 20 g/m2. Un autre objet de l'invention vise l'incorporation de la structure obtenue à une masse absorbante pour article d'hygiène tel qu'une serviette périodique notamment. La masse absorbante pour article d'hygiène comportant deux faces opposées, l'une de réception des fluides corporels l'autre imperméable aux fluides est caractérisée en ce qu'elle comprend une première structure absorbante, pour la réception et la diffusion des fluides superposée à une deuxième structure absorbante de rétention des fluides, comprenant des particules superabsorbantes, ladite première structure étant composée d'un matelas de fibres cellulosiques thermoliées, solidaire d'une feuille de ouate de cellulose du côté de la deuxième structure absorbante. Une masse absorbante de ce type présente l'avantage d'assurer la diffusion des fluides depuis la zone de réception jusque dans la couche sousjacente où ils sont absorbés par les particules de matière superabsorbante. On diminue de ce fait les risques de remontée de fluide à travers la face de réception, tout en réalisant une masse de faible épaisseur par le remplacement des fibres par des particules superabsorbantes. La feuille d'ouate de cellulose par sa densité plus élevée par rapport au matelas thermolié favorise en outre la diffusion. Selon un autre objet de l'invention la structure de rétention comprend une enveloppe perméable, résistant à l'humidité, à l'intérieur de laquelle sont contenues les particules superabsorbantes. De préférence, l'enveloppe résistant à l'humidité est réalisée en un matériau absorbant de densité supérieure à la densité du matelas de fibres thermoliées. Il pourra s'agir avantageusement d'une feuille absorbante, analogue à du papier, obtenue par voie sèche, c'est-à-dire obtenue par dépôt aéraulique de fibres cellulosiques, fibres de pâte de bois, sur une toile perméable à l'air suivi d'un liage par pulvérisation de latex. Ce type de produit présentant une bonne absorption associée à une résistance mécanique à la déchirure accrue par rapport au papier absorbant classique, est connu en soi. Il est communément désigné par le terme de papier voie sèche. Dans ce dernier cas, l'enveloppe remplit une double fonction d'une part elle empêche toute migration du gel vers la face de réception grâce à sa bonne résistance à la déchirure quand elle est à l'état humide ; d'autre part, le gradient de densité, ainsi créé depuis la face de réception jusqu'à la couche de matière superabsorbante, favorise une migration rapide, par capillarité, des fluides vers cette dernière. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective avec coupe partielle d'une structure absorbante de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement une installation avec four à gaz chaud pour la mise en oeuvre du procédé - la figure 3 représente une vue en perspective avec coupe transversale d'une masse absorbante incorporant la structure absorbante de l'invention. On a représenté à la figure 1 une structure absorbante obtenue selon le procédé de l'invention. La structure (10) comprend une première couche (11) constituée d'un mélange de fibres cellulosiques, telles que des fibres papetières, fibres de pâtes de bois, couramment utilisées dans les articles d'hygiène à usage unique, et de liants thermofusibles qui sont par exemple des fibres thermoplastiques telles que des fibres de polyéthylène. Ce liant a une température de fusion suffisamment basse pour que les fibres cellulosiques ne subissent aucune alteration lorsqu'elles sont réchauffées jusqu'à celle-ci. Dans les applications visées par la structure de l'invention, le matelas comprend de 70 % à 95 % de fibres cellulosiques et de 30 % à 5 /#o de liants thermofusibles. Cette couche (11) est solidaire d'une deuxième couche (12) qui est une feuille de matière poreuse, un non-tissé par exemple, ou bien une feuille de ouate de cellulose. Les deux feuilles (11) et (12) sont rendues solidaires par les éléments de liant thermofusible qui sont situés à leur interface. La figure 2 représente une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Elle comprend un dispositif (101) de formation du matelas qui comporte tout moyen connu en soi pour assurer l'alimentation par voie aéraulique d'un mélange homogène de fibres cellulosiques individualisées et de liants. On peut réaliser le mélange sur place à partir de fibres et de liants fournis séparément, ou bien, on peut employer avantageusement des mélanges déjà préparés et livrés en rouleaux que l'on défibre au moyen d'un broyeur à marteaux par exemple. Un exemple de mélange disponible sur le marché est la cellulose vendue sous la marque SYNFLUFF par la société TEMPLE EASTEX qui selon la référence comporte de 15 à 25 % de fibres de polyéthylène. Un autre exemple est constitué par la cellulose vendue sous la marque TARTAS-PULPEX par LA CELLULOSE DU PIN comprenant 21 % de fibres de polyéthylène. Le mélange homogène (11) de fibres et de liants en suspension dans le flux gazeux est déposé sur la bande de matière poreuse (12) qui est supportée et entrainée par un convoyeur à bande comprenant une toile sans fin (103) perméable à l'air. Le matelas et la bande poreuse sont plaqués contre la toile par l'aspiration d'un caisson à vide (102) disposé sous celle-ci. La nappe ainsi formée est transportée jusqu'au four à gaz chaud (100) comprenant un cylindre de transport rotatif (112) à axe horizontal, sur la paroi duquel elle est transférée, côté bande de matière poreuse, par un rouleau fournisseur (104). Le gaz chaud est soufflé radialement au travers de la nappe vers l'intérieur du cylindre de manière à activer le liant. La durée du séjour de la nappe est déterminée en conséquence de manière que les fibres cellulosiques ne soient pas endommagées par la chaleur.En fin de parcours dans le four, la nappe passe devant une fenêtre (113) alimentée en air ambiant qui assure son refroidissement partiel. Puis elle est transférée par un rouleau de transfert (106), lui-même refroidi, sur un deuxième convoyeur à bande (108) où l'on ramène sa température à la valeur ambiante en la soumettant à un refroidissement par air, au moyen d'un caisson d'aspiration (109) disposé sous la toile de transport. En bout du convoyeur, on obtient un produit semi-fini que l'on peut manipuler, stocker, ou transférer vers une ligne de transformation en produit fini, serviette périodique par exemple. On a réalisé un produit semi-fini dont le matelas (11) est constitué de 80 % de fibres cellulosiques et 20 % de fibres de polyéthylène. On a soumis le mélange à un flux d'air chaud à environ 1800C pendant 2 à 3 secondes. On a obtenu une nappe de 3 mm d'épaisseur pour une densité de 300 g/m2 environ. Le matelas était associé à une feuille d'ouate de cellulose de grammage 17 g/m2. L'ouate de cellulose présente en soi une porosité suffisante pour l'application en question. Par exemple celle de la feuille utilisée est de 65 mbars. Cette valeur résulte d'un test de perméabilité à l'air qui consiste à placer un échantillon à tester sur une grille ouverte communiquant avec un conduit d'aspiration de 45 mm de diamètre étalonné à une dépression de 150 mbars pour un film plastique imperméable. On a pu constater que la structure issue du four n'adhérait nullement à la toile métallique. On a obtenu par contre une structure cohérente dont le matelas adhère de manière satisfaisante à la feuille d'ouate de cellulose. Un essai de décollement de la feuille (12) par rapport au matelas (11) ) montre qu'il faut exercer une force de 1,5 g par centimètre de largeur de matelas, à une vitesse de traction de 200 mm/minute, pour obtenir un début d'arrachement. On a représenté à la figure 3 un exemple d'application de la structure absorbante obtenue selon le procédé de l'invention. Il s'agit d'une serviette hygiénique (200) composée d'une enveloppe dont une face (202) est perméable aux fluides corporels un voile non-tissé par exemple ou bien une feuille imperméable convenablement perforée. L'autre face (204) de la serviette est imperméable. Une masse absorbante est enfermée à l'intérieur de cette enveloppe. Cette masse absorbante est composée d'une première structure absorbante (210) superposée à une deuxième structure absorbante (220) sensiblement de même largeur et de même longueur. La première structure (210) comprend un matelas mince (211), de faible densité, composé de fibres cellulosiques thermoliées avec 5 à 30 % de liant thermofusible. Le matelas est solidaire d'une feuille d'ouate de cellulose (212) qui pour la présente l'application est de grammage compris entre 15 et 20 g/m2. La deuxième structure est composée de particules superabsorbantes (221), qui ont une fonction de stockage des fluides, enfermées dans une enveloppe (222) constituée d'une feuille de papier voie sèche repliée sur elle-même dans le sens de la longueur de la serviette de manière à présenter deux rabats superposés (224) et (225) de la largeur de la serviette. Une couche d'adhésif (226) solidarise les deux rabats entre eux. Les polymères superabsorbants sont maintenant des produits bien connus dans le domaine de l'hygiène. Ils sont constitués de réseaux de chaines de polymères hydrophiles portant généralement des charges ioniques. Ils gonflent au contact de l'eau jusqu'à prendre la consistance d'un gel. Les particules solides sont capables d'absorber jusqu'à plusieurs dizaines de fois leur poids en eau, et le gel obtenu est insoluble dans les conditions usuelles d'emploi pour ce type d'application. On pourra employer un produit choisi parmi les polymères superabsorbants tels que des polymères ou des copolymères synthétiques obtenus à partir de monomères vinyliques ou acryliques tels que acrylates, méthacrylates, acrylamide, sulfonates, oxyde d'éthylène, vinylpyrrolydone..., mais aussi des dérivés naturels comme les alginates, les carraghénanes et les produits issus de la modification chimique de la cellulose ou de l'amidon, comme les carboxyméthylcelluloses réticulées et les amidons greffés, ou bien, ceux obtenus par modification chimique (hydrolyse alcaline ou acide, sulfonation) ou par modification physique (thermique ou mécanique) de polymères acryliques ou styréniques. En ce qui concerne l'enveloppe, le papier voie sèche est particulièrement approprié car il présente d'excellentes qualités d'absorption, par les fibres papetières qui le composent, et de résistance à l'humidité. Il aura un grammage compris entre 40 et 60 g/m2. Sa densité largement supérieure à celle du matelas de la première structure absorbante, entraine l'établissement d'un gradient de densité qui contribue à l'amélioration de la diffusion et de la pénétration des fluides dans la masse vers les particules superabsorbantes. Afin d'éviter toute solution de continuité entre la première et la deuxième, il est possible de les coller l'une à l'autre. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés elle englobe toutes les variantes à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une structure absorbante comprenant la préparation d'une nappe constituée d'un mélange de fibres cellulosiques hydrophiles et de liants thermoplastiques, et le thermoliage des fibres par passage de la nappe, supportée par une bande transporteuse, dans un four à gaz chaud, caractérisé en ce qu'on interpose entre la nappe (11) et la bande transporteuse une feuille de matière poreuse (12) choisie de manière à éviter que la face inférieure de la nappe n'attache à la bande transporteuse, du fait desdits liants thermoplastiques, lors du passage dans le four. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la feuille poreuse (12) est choisie de manière à pouvoir être thermoliée à ladite nappe par le passage dans le four à gaz chaud. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la feuille est un non-tissé comportant des fibres thermoplastiques. 4. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la feuille est une feuille de papier absorbant en ouate de cellulose. 5. Masse absorbante pour article d'hygiène du type comportant deux faces opposées, l'une de réception des fluides corporels, l'autre imperméable aux fluides, caractérisée en ce qu'elle comprend une première structure absorbante (210) pour la réception et la diffusion des fluides, superposée à une deuxième structure absorbante (220) de rétention des fluides comprenant des particules superabsorbantes (221), ladite première structure (210) étant composée d'un matelas (211) de fibres cellulosiques thermoliées solidaire d'une feuille (212) de papier absorbant en ouate de cellulose du côté de ladite deuxième structure. 6. Masse absorbante selon la revendication 5 caractérisée en ce que ladite deuxième structure (220) est composée d'une enveloppe (222) résistant à l'humidité à l'intérieur de laquelle sont contenues les particules superabsorbantes. 7. Masse absorbante selon la revendication 6 caractérisée en ce que l'enveloppe (222) est constituée d'une feuille absorbante de densité supérieure à celle de la première structure absorbante. 8. Masse absorbante selon la revendication 7 caractérisée en ce que ladite feuille formant l'enveloppe (222) est un papier voie sèche.