Brevet FR2705698A1 — publié le 19941202

Procédé de fabrication d'une nappe de non-tissé constituée de filaments continus liés entre eux et nappe ainsi obtenue La présente invention concerne le domaine de la réalisation de nappes ou de bandes de nontissé, en filaments continus obtenus par filage de polymères à l'état fondu, et a pour objet un procédé de fabrica- tion d'une nappe de non-tissé constituée de filaments continus liés entre eux, ainsi qu'une nappe ainsi obtenue. Parmi les techniques actuelles de liage de filaments, il existe notamment le liage par jets de fluide tels des jets d'air, de vapeur d'eau, de solu- tions acqueuses diverses ou encore de jets d'eau sous haute pression. Ces procédés de liage actuels consistent à traiter par jets de fluides, notamment par jet d'eau sous haute pression, les non-tissés obtenus par des techniques telles que la voie humide ou la voie sèche (par cardage mécanique ou pneumatique de fibres de 20 jusqu'à 80 mm de longueur). La voie humide fait appel à des fibres cour- tes et plates, de longueur dépassant rarement 20 mm. La voie sèche, quant à elle, utilise des fibres généralement frisées, ce qui facilite grande- ment la réalisation de voiles unitaires, dont la longueur peut aller jusqu'à 80 mm.25 Ces deux procédés de formation de nappes de non-tissés font le plus souvent appel à des mélanges de fibres synthétiques, avec ajout éventuel de fibres artificielles ou naturelles. Les fibres naturelles ou artificielles, souvent d'origine cellulosique, permet-30 tent, par leur présence, un meilleur rendement du liage par jets d'eau sous pression du fait de leur sensibilité à cet élément. Par ailleurs, la grande mobilité des fibres coupées, déplacées sous l'action des jets, permet un réaménagement de la structure par glissement de tout ou partie des fibres dans la direction des lignes de forces exercées perpendiculairement au plan de la nappe. Mais ces procédés de traitement des non- tissés par jets de fluides, lorsque lesdits non-tissés sont formés de filaments continus et rectilignes de polymères synthétiques, s'opèrent très difficilement, du fait de la continuité même des filaments qui repré- sente un frein à leur mobilité, rend leur enchevêtre- ment très malaisé et nécessite des pressions de jets très élevées, supérieures à 200 x 105 Pa pour un ré- sultat de liage médiocre, à savoir une nappe de non- tissé ne présentant pas de caractéristiques améliorées ou de propriétés supplémentaires avantageuses par rapport aux nappes de non-tissés en filaments continus traditionnelles. La présente invention a notamment pour objet de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de fabrication d'une nappe de non-tissé constituée de filaments continus liés entre eux, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une nappe de non-tissé à partir de filaments biconstitués présentant une frisure, puis à soumettre ladite nappe à des jets de fluide sous haute pression, dont l'action mécanique entraîne un enchevêtrement et un entrelacement des filaments frisés constituant ladite nappe. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement la déformation d'un fil plat sous l'action d'un jet de fluide selon les procédés classiques, et la figure 2 représente schématiquement la déformation d'un fil frisé sous l'action d'un jet de fluide conformément au procédé selon l'invention. Conformément à l'invention, le procédé de fabrication consiste, tout d'abord, à réaliser une nappe de non-tissé à partir de filaments biconstitués présentant une frisure, puis à soumettre ladite nappe à des jets de fluide sous haute pression, dont l'action mécanique entraîne un enchevêtrement et un entrelacement des filaments frisés constituant ladite nappe. Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, la déformation maximale d'un élément filamentaire composé d'un filament frisé (figure 2) est nettement plus importante que celle d'un élément filamentaire composé d'un filament rectiligne, plat ou droit (figure 1), ce pour des éléments présentant des distances entre leurs extrémités identiques. En outre, la force nécessaire pour le déplacement ou la déformation d'un tel filament frisé est inférieure à celle nécessaire pour un filament rectiligne, pour un résultat similaire. De plus, l'effet du jet de fluide sur des filaments frisés est nettement plus efficace que sur des filaments rectilignes. Par conséquent, l'intensité de l'enchevêtre- ment et de l'entrelacement des filaments continus biconstitués frisés, et donc la qualité et la solidité de la liaison entre lesdits filaments frisés de nappes de non-tissé, sont très nettement supérieures à celles obtenues pour des filaments continus droits ou recti- lignes, ce pour une quantité d'énergie dépensée, au cours du liage, identique. Selon une première caractéristique de l'invention, les filaments biconstitués et frisés, constituant la nappe de non-tissé, présentent une structure bilame comprenant deux composantes filamen- taires élémentaires consistant en deux polymères différents. La réalisation d'une nappe de non-tissé composée de filaments continus frisés, à structure bilame, peut notamment être effectuée selon le procédé décrit dans le dépôt français n 83 08770, conduisant à une frisure spontanée, intense et stable du fait du comportement asymétrique des filaments lors de leur refroidissement par air ou au cours de leur étirage. Les filaments biconstitués comprenant deux composantes filamentaires côte-à-côte, sont avanta- geusement composés de deux polymères différents, sous la forme notamment d'une combinaison, d'une part, d'un polyamide choisi dans le groupe formé par le polyamide 66, le polyamide 6 et le polyamide 11 et, d'autre part, d'un polyester choisi dans le groupe formé par le polyéthylène terephtalate, le polybutylène tere- phtalate et le copolyester. Toutefois, des couples polyester-polypropy- lène, polyamide-polypropylène, des couples de deux types de polyamides différents ou des couples de po- lyester différents, tels que le polyterephtalate d'étylène et le polybutylène terephtalate, conviennent également très bien pour obtenir des structures bila- mes conduisant à une frisure spontanée. Les proportions des deux polymères, consti- tuant le fil bilame, peuvent varier dans des propor- tions notables de 95/5 à 5/95. Les proportions rela- tives de l'un et l'autre des constituants influent d'ailleurs sur la qualité et l'intensité de la frisure. L'ajustement de cette proportion de l'un et l'autre constituant est l'un des moyens de régulation de la frisure des filaments. Ces filaments peuvent être obtenus par divers procédés connus de filage / extrusion et pré- senter, outre une section circulaire, des sections variées telles que, par exemple, des sections trilo- bées, quadrangulaires, ou encore en forme de crois- sants ou de quartiers. Pour ces différentes formes de filaments, il est à chaque fois essentiel de faire intervenir simul- tanément l'asymétrie et la différenciation du compor- tement physique des deux composantes élémentaires lors des phases de refroidissement et d'étirage du fila- ment biconstitué, en vue d'obtenir la frisure. Cette dernière peut, le cas échéant, être accrue par des traitements chimiques supplémentaires, tels que ceux décrits dans le dépôt précité ou des traitements physiques tels que traitement thermique provoquant des retraits différentiels sur chacun des polymères. Conformément à un mode de réalisation pré- féré de l'invention, le procédé peut avantageusement consister, dans le cas de composantes filamentaires élémentaires réalisées en des polymères incompatibles, à soumettre, par l'intermédiaire des jets de fluide, les filaments de la nappe de non-tissé à une action mécanique dont l'intensité est telle que lesdits filaments sont dissociés en leurs composantes fila- mentaires élémentaires, ces dernières étant ensuite entrelacées et enchevêtrées sous l'effet desdits jets de fluide. Dans le cas, par exemple, d'un filament bilame à une composante en polyéthylène terephtalate et une composante en polyhexaméthylène adipamide, la séparation ou dissociation complète dudit filament est effective sous l'action de jets d'eau sous haute35 pression et permet ainsi d'obtenir, par exemple, à partir d'un filament biconstitué de 2 dtex, deux filaments de 1 dtex séparés. Cet abaissement du titre des filaments participe aussi à l'obtention d'une meilleure réaction du réseau fibreux à l'action mécanique des jets d'eau améliorant l'enchevêtrement. De manière avantageuse, le titre des fila- ments biconstitués utilisés est inférieur à 4 dtex, lesdits filaments comportant une fréquence de frisure de 3 à 30 frisures par centimètre, préférentiellement 8 à 20 frisures par centimètre et un taux de frisure de 50 à 400 %. Le terme frisure désigne dans le présent mémoire l'ondulation dans l'espace d'un fil ou d'un filament et peut être défini numériquement par les valeurs de la fréquence de frisure, désignant le nom- bre de frisures par unité de longueur de fil ou de filament, et du taux de frisure indiquant, en pourcen- tage, la différence entre la longueur défrisée et la longueur frisée du fil ou filament rapportée à la longueur défrisée de ce dernier ou de cette dernière. De plus, la nappe de non-tissé réalisée au moyen de filaments biconstitués et frisés présente un poids de 10 à 400 g/m2, préférentiellement de 20 à g/m. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les jets de fluide consistent en des jets d'eau appliqués sous une pression de 50 à 300 x 105 Pa, préférentiellement de 100 x 105 à 250 x 105 Pa, lesdits jets étant avantageusement appliqués sur les deux faces de la nappe de non-tissé. Les buses pour la génération des jets de fluide pourront présenter avantageusement un diamètre d'orifices d'éjection compris entre 100 pm et 250 pm, lesdites buses étant regroupées sur des barettes, dis- posées sur une ou plusieurs rangées, avec un espace- ment entre orifices d'éjection préférentiellement compris entre 0,2 et 1,2 mm. Les toiles supportant le non-tissé, lors du traitement de liage, sont constituées de filaments métalliques ou en matière synthétique et leur type de structure et le serrage des mailles conditionnent l'aspect du non-tissé après le traitement, de même que les dimensions et l'écartement des buses. On obtient ainsi soit des produits ajourés avec un motif prédéterminé et un maillage de grande dimension, soit des produits avec un aspect maillé ou flanelle et un maillage serré. Dans ce dernier cas, les toiles supportant la nappe de non-tissé lors de l'application des jets de fluide consistent en des toiles métalliques serrées de 80 à 120 mesh. Les possibilités de vitesse de travail dépendent du titre des filaments, de leur module de Young, de leur sensibilité à l'eau, du poids/m du non-tissé, bien entendu de l'énergie disponible par unité de surface, et enfin de l'effet de liaison sou- haité. Elles peuvent être situées entre 10 et 100 m/mn voire plus pour les nappes très légères. L'invention a également pour objet une nappe de non-tissé, obtenue au moyen du procédé décrit ci- dessus, et composée, soit de filaments continus biconstitués comportant une frisure, ladite nappe présentant une structure liée résultant d'un enchevê- trement et d'un entrelacement intenses desdits fi- laments, soit de filaments continus frisés enchevê- trés et entrelacés, consistant en deux matériaux différents et obtenus par dissociation de filaments continus biconstitués à structure bilame. Les nappes ainsi traitées possèdent, d'une part, les propriétés des nontissés de filaments continus, telles que des niveaux de résistance à la rupture, à la déchirure et au poinçonnement très élevés, mais également, d'autre part, la souplesse, le drapé, l'opacité et la propriété dite "lintfree", c'est-à-dire de ne pas avoir de fibres ou de fibrilles libres, ce qui représente un avantage considérable dans les applications médicales et chirurgicales telles que pansements, champ opératoire, blouses médicales ou analogues, et permet d'obtenir une résis- tance au frottement et au lavage ménager élevée. Ces propriétés peuvent encore être améliorées par les traitements d'apprêts classiques de l'industrie textile. De même on pourra effectuer avantageusement selon les applications, des traitements d'ennoblisse- ment textile tels que la teinture, l'impression par les méthodes de transfert, de l'impression pigmentaire ou fixée-lavée, les traitements de grattage ou d'éme- risage ou similaires. Outre les applications médicales citées, les applications de nappes ainsi obtenues peuvent aussi s'étendre à d'autres applications textiles telles que l'ameublement (tentures, revêtements muraux, habille- ment dans les aspects traditionnels flanellisés ou feutrés, revêtements de sièges ou de literie, couver- tures, etc...), les supports d'enduction (chaussure, maroquinerie, bagagerie, l'habillage intérieur automo- bile, etc...) ou encore les cuirs synthétiques suédés ou enduits obtenus par imprégnation de liants souples ou par exemple des polyuréthanes coagulés. La présente invention sera avantageusement illustrée par l'exemple décrit ci-après. On réalise, par le procédé et au moyen du dispositif faisant l'objet du document FR 74 20254, une nappe non-tissée de 110 g/m2 dans les conditions suivantes: - extrusion de filaments de 1,5 dtex, chacun constitué de deux composantes filamentaires, l'une en polyester (polyterephtalate d'éthylène glycol) et l'autre en polyamide (polyhexaméthylène adipamide) en position côte-côte et en proportion 50/50 en volume; - étirage dans une buse pneumatique avec une pression d'air de 3,2 x 10 Pa, située à 125 cm de la filière; - dépôt des filaments sur un tablier sans fin récepteur en utilisant le procédé dit "travelling" décrit dans FR 74 20254. La nappe de 110 g/m ainsi obtenue, constituée de filaments bicomposés et dont la frisure spontanée, révélée dès la réception sur le tablier récepteur, est de 16 frisures/cm, est alors transpor- tée à une vitesse de 12 m/minute jusqu'à un dispositif de liage par jet d'eau muni d'une toile métallique de transport de 100 mesh avec une ouverture de 25 %. Le dispositif de liage permet de traiter successivement le non-tissé sur une face, puis l'autre, à l'aide de deux ensembles de quatre rangées (barettes) de jets espacés les uns des autres de 0.6 mm. Les orifices des buses ont un diamètre de u et les pressions des jets d'eau de chacune des rangées sont successivement de 160 - 220 - 140 - 140 x Pa sur le premier ensemble et sur une face, de même pour le second ensemble situé sur l'autre face de la nappe. La nappe, après essorage, est séchée sur un tambour à air traversant, à une température de 160 C. Il a été noté que la soumission de la nappe, lors de l'opération de séchage, à une ambiance chaude et humide a généralement une action accentuant la fri- sure des filaments au sein du non-tissé, surtout si ceux-ci ont été imparfaitement séparés en constituants unitaires par l'action des jets d'eau sous pression. Ceci a tendance à faire rétracter la nappe en conso- lidant la liaison et en conférant des propriétés supé- rieures de "drapé" au non-tissé. La nappe obtenue a un toucher très doux et est très souple. On constate à l'examen au microscope que les brins de polyamide et de polyester sont complètement séparés et que l'enchevêtrement est poussé à un stade très avancé. La charge de rupture ainsi que l'énergie de rupture de la nappe, mesurée selon la norme AFNOR G07001, la résistance à la déchirure amorcée, mesurée selon la norme AFNOR G07055 et la résistance à l'écla- tement, selon la norme AFNOR G07112 sont à un niveau très élevé; la rigidité à la flexion est réalisée selon la recommandation ISO/TC.94/SC 1139 F 3/70. La déformation sous charge est également très limitée, ce qui démontre parfaitement le très bon niveau de liaison. Le tableau ci-après représente les diffé- rentes caractéristiques, d'une part, d'une nappe (A) de non-tissé constituée de filaments continus et frisés à structure bilame polyamide 6.6 / polyéthylène terephtalate (50/50) de 1,5 dtex liés par jets d'eau sous pression selon le procédé décrit ci-dessus, et, d'autre part, d'une nappe (B) de non-tissé constituée de filaments monolame, continus et non frisés, de 1,5 dtex, et composés de polyester polyéthylène terephtalate. La comparaison des deux colonnes de valeurs permet d'apprécier les avantages notables procurés par l'invention. (A) (B) Masse surfacique (g/m) 108,5 110 Charge rupture - SL (daN) 43,7 32,3 I" "l ST (dAN) 26,4 22,1 Isotropie 1,65 1,46 Allongement - SL (%) 84,2 72,3 l" ST (%) 88,5 75,6 " / 3daN - SL (%) 4,4 8,2 " / 5daN - SL (%) 7,3 15,6 " / 10daN - SL (%) 15,3 26,5 ___________________ ------- " / 3daN - ST (%) 14,2 23,6 " / 5daN - ST (%) 21,5 36,8 " / 0ldaN - ST (%) 36,3 51,5 Energie rupture - SL (j) 42,1 21,3 " - ST (j) 22,9 13,6 Epaisseur (mm) 0,66 1,17 Retrait thermique - SL (%) 0,9 0,8 " - ST (%) 0,8 0,7 Flexion SL (mg/cm) 846 1025 " ST (mg/cm) 221 348 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication d'une nappe de non-tissé constituée de filaments continus liés entre eux, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une nappe de non-tissé à partir de filaments biconstitués présentant une frisure, puis à soumettre ladite nappe à des jets de fluide sous haute pression, dont l'action mécanique entraîne un enchevêtrement et un entrelacement des filaments frisés constituant ladite nappe. 2. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les filaments bicons- titués et frisés, constituant la nappe de non-tissé, présentent une structure bilame comprenant deux com- posantes filamentaires élémentaires consistant en deux polymères différents. 3. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les filaments biconstitués, comprenant deux com- posantes filamentaires côte-à-côte, sont composés de deux polymères différents, sous la forme notamment d'une combinaison, d'une part, d'un polyamide choisi dans le groupe formé par le polyamide 66, le polyamide 6 et le polyamide 11 et, d'autre part, d'un polyester choisi dans le groupe formé par le polyéthylène tere- phtalate, le polybutylène terephtalate et le copo- lyester. 4. Procédé de fabrication selon les reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il consiste, dans le cas de composantes filamentaires élémentaires réalisées en des polymères incompatibles, à soumettre, par l'intermédiaire des jets de fluide, les filaments de la nappe de non-tissé à une action mécanique dont l'intensité est telle que lesdits filaments sont dis- sociés en leurs composantes filamentaires élémentai- res, ces dernières étant ensuite entrelacées et enche- vêtrées sous l'effet desdits jets de fluide. 5. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le titre des filaments biconstitués est inférieur à 4 dtex, lesdits filaments presentant une fréquence de frisure 3 à 30 frisures par centimètre, préférentiel- lement 8 à 20 frisures par centimètre, et un taux de frisure de 50 à 400 %. 6. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la nappe de non-tissé présente un poids de 10 à 400 g/m2, préférentiellement de 20 à 200 g/m2. 7. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les jets de fluide consistent en des jets d'eau appli- qués sous une pression de 50 à 300 x 10 Pa, préfé- rentiellement de 100 x 105 à 250 x 105 Pa, lesdits jets étant avantageusement appliqués sur les deux faces de la nappe de non-tissé. 8. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les buses pour la génération des jets de fluide pré- sentent un diamètre d'orifices d'éjection compris entre 100 >m et 250 pm, lesdites buses étant regrou- pées sur des barettes, disposées sur une ou plusieurs rangées, avec un espacement entre orifices d'éjection préférentiellement compris entre 0,2 et 1,2 mm. 9. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les toiles supportant la nappe de non-tissé lors de l'application des jets de fluide consistent en des toiles métalliques serrées de 80 à 120 mesh. 10. Procédé de fabrication selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre la nappe de non-tissé, lors de son séchage, à une ambiance chaude et humide per- mettant d'accentuer la frisure des filaments et de provoquer une rétraction et une consolidation de la- dite nappe, ainsi que des qualités de toucher amélio- rées. 11. Nappe de non-tissé obtenue au moyen du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 10, caractérisée en ce qu'elle est composée de filaments continus bicons- titués comportant une frisure, ladite nappe presentant une structure liée résultant d'un enchevêtrement et d'un entrelacement intenses desdits filaments. 12. Nappe de non-tissé obtenue au moyen du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce qu'elle est constituée par des filaments continus frisés enche- vêtrés et entrelacés, consistant en deux matériaux différents et obtenus par dissociation de filaments continus biconstitués à structure bilame.