Brevet FR2711150A1 — publié le 19950421

La présente invention concerne des étoffes ou nappes non tissées améliorées qui sont formées en extrudant des filaments de polymère thermoplastique qui peuvent être transportés sur une "toile de formation" et liés pour aboutir5 à une intégrité structurelle ou extrudés sous la forme de filaments tels qu'utilisés dans d'autres structures, par exemple mèches, bourre non travaillée et étoupe. L'utilisation de polymères thermoplastiques pour former des fibres et des étoffes ainsi qu'une diversité d'objets conformés est bien connue. Les polymères thermoplastiques courants pour de telles applications ont été les polyoléfines, en particulier le polyéthylène et le polypropylène. Les polyoléfines, en tant que classe de produits ont tendance a être des matériaux hydrophobes et, comme tels, ils sont relativement non mouillables par l'eau, rendant les fibres ou les étoffes faits de ces matériaux peu convenables pour des applications demandant une mouillabilité. De telles applications sont les produits absorbants tels que les changes pour bébés, les produits d'hygiène féminine, les produits pour incontinents et les pansements qui utilisent généralement des matériaux offrant des caractéristiques hydrophiles. En dépit de leur caractère hydrophobe, cependant, les polyoléfines continuent d'être les polymères plastiques fibrogènes les plus courants en raison25 de leur faible coût. Par suite, un certain nombre de tentatives ont été faites pour aboutir à une fibre de polyoléfine et à une étoffe faite d'une telle fibre qui soit hydrophile et mouillable. Dans les applications mentionnées ci-dessus ainsi que dans d'autres, le produit, par exemple un change, peut recevoir de multiples émissions de liquide avant d'être jeté. Il est donc important que la mouillabilité, une fois qu'elle est conférée à une polyoléfine, soit durable. Une polyoléfine mouillable dans laquelle la propriété de mouillabilité est sensiblement réduite, ou même éliminée complètement après un ou même deux mouillages, serait probablement d'une utilité très limitée pour des applications o se produisent de multiples réceptions. Une mouillabilité durable est donc définie comme la capacité à être mouillé après au moins trois mouillages antérieurs. La présente invention a donc pour but d'apporter une étoffe et une fibre de polyoléfine ayant une mouillabilité durable et qui soient relativement simples à obtenir, c'est- à-dire sans nécessiter de post-traitement extraordinaire des fibres. Un autre but de la présente invention est d'apporter une fibre de polyoléfine ayant une mouillabilité durable. Les buts de l'invention sont atteints par une étoffe non tissée ayant une mouillabilité durable comprenant des fibres formées d'une polyoléfine mélangée avec des additifs hydrophiles de formule: O O Il Il { [R-C-O]a-E[(CH2-CH2-O)x]b[-C-R]c}z dans laquelle x est un nombre entier compris entre 1 et 15, R est choisi dans le groupe comprenant les alcanes et les alcènes ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, a, b et c sont des nombres entiers au moins égaux à 1 dans n'importe quel ordre, z est un nombre entier au moins égal à 1, étoffe dans laquelle lesdites fibres ont été formées en apportant ledit "au moins un" additif hydrophile à ladite polyoléfine avant la formation des fibres. Telle qu'utilisée ici, l'expression "étoffe ou nappe non tissée" signifie une nappe ayant une structure de filaments, de fibres ou de fils individuels qui sont entremêlés à l'étalement mais pas d'une manière régulière. Les nappes ou étoffes non tissées ont été formées dans le passé par une diversité de procédés, tels que par exemple les procédés de fusionsoufflage, les procédés de liaison au filage et les procédés de cardage-liaison. Telle qu'utilisée ici, l'expression "fibres obtenues par fusionsoufflage" signifie des fibres formées en extrudant un matériau thermoplastique fondu habituellement au travers d'une série de capillaires fins, habituellement circulaires, de filières sous la forme de fils ou filaments fondus dans un courant de gaz (par exemple de l'air) haute-vitesse qui étire les filaments de matériau thermoplastique fondu pour réduire leur diamètre, qui peut être un diamètre de microfibre. Ensuite, les fibres obtenues par fusion- soufflage sont transportées par le courant de gaz haute-vitesse et sont déposées sur une surface collectrice pour former une nappe de fibres obtenues par fusion-soufflage distribuées de façon aléatoire. Un tel procédé de fusion-soufflage est décrit par exemple dans US- A-3 849 241 au nom de Buntin et al. Telle qu'utilisée ici, l'expression "fibres liées au filage" se réfère à des fibres de petit diamètre qui sont formées ou "filées" en extrudant un matériau thermoplastique fondu sous la forme de filaments depuis une série de capillaires fins habituellement circulaires appartenant à une filière, le diamètre des filaments extrudés étant ensuite rapidement réduit, comme par exemple l'enseignent US- 4 340 563 au nom de Appel et al., et US-A-3 692 618 au nom de Dorschner et al. L'étape de "liaison" de la liaison au filage est habituellement accomplie thermiquement en faisant passer l'étoffe filée entre les rouleaux d'une calandre chauffée. Divers motifs peuvent être conférés à l'étoffe par les rouleaux de calandrage mais le but principal de la liaison est d'augmenter l'intégralité de l'étoffe. La surface liée au cours de la liaison thermique est habituellement d'environ % mais elle peut varier grandement en fonction des propriétés voulues pour la nappe. La liaison peut également être faite par piqûre, enchevêtrement hydraulique ou d'autres procédés connus de l'homme de l'art, bien que le procédé utilisé selon la présente invention est de préférence une liaison par calandrage thermique. Le procédé de liaison au filage est bien connu dans la technique. Tel qu'utilisé ici, le terme "polymère" comprend généralement, sans que cela soit limitatif, les homopolymères, les copolymères, tels que par exemple les copolymères séquences greffés aléatoires et alternants, les5 terpolymères, etc., et les mélanges et modifications de ceux-ci. De plus, sauf limitation expressément indiquée, le terme "polymère" pourra comprendre toutes les configurations géométriques possibles du matériau. Ces configurations comprennent, sans que cela soit limitatif, les symétries isotactiques, syndiotactiques et aléatoires. Les polymères thermoplastiques, en particulier les polyoléfines, sont bien connus dans la technique pour la fabrication d'articles conformés ainsi que dans la formation des fibres. On pense que toute polyoléfine capable de15 permettre la formation des fibres convient à l'utilisation selon la présente invention. Des exemples de polyoléfines convenables comprennent les homopolymères et les copolymères d'un ou plusieurs hydrocarbures aliphatiques comprenant, par exemple, l'éthylène, le propylène, les butènes, les butadiènes, les pentènes, les hexènes, les heptènes et les octènes. Les polyoléfines peuvent être à chaînes ramifiées ou linéaires et elles peuvent être à haute ou basse densité. Les polyoléfines ont tendance à être hydrophobes, les rendant moins souhaitables dans certaines applications qui demandent une mouillabilité à l'eau. En outre, il est particulièrement souhaitable qu'une telle mouillabilité, une fois conférée à la polyoléfine, soit durable. La raison pour laquelle on souhaite qu'une telle mouillabilité soit durable est que les produits faits à partir de ces étoffes en30 polyoléfine, par exemple des changes pour bébés, peuvent recevoir de multiples émissions de liquide avant d'être jetées. D'autres produits dans lesquels une étoffe durablement mouillable peut trouver une utilité sont les produits d'hygiène féminine, les produits pour adultes incontinents, les pansements et les chiffons. Les chiffons peuvent être à usage industriel ou à usage domestique, tels que des chiffons pour surfaces de comptoirs ou pour sanitaires. En conséquence, un additif de mouillage interne peut être ajouté à la polyoléfine, ce qui donnera une fibre de polyoléfine durablement mouillable. L'additif de mouillage interne peut être ajouté à la polyoléfine et compoundé dans une extrudeuse à deux vis en quantité pouvant atteindre 10 % en poids du mélange. On peut utiliser n'importe quel autre procédé connu de l'homme de10 l'art pour être efficace dans le mélange de ces composants. Ce mélange est davantage mélangé avec la polyoléfine pure, puis extrudé et formé en fibres. Les fibres ou filaments recueillis pour former une nappe sont ensuite liés, en général thermiquement, pour produire une étoffe non tissée. On a constaté que les étoffes ainsi produites ont une mouillabilité dont la durée est inattendue, cette propriété résistant à l'élimination lors de lavages répétés à l'eau. L'additif de mouillage interne répond à la formule: 0 0 Il Il { [R-C-O]a- [(CH2-CH2-O)x]b[-C-R]c}z dans laquelle x est un nombre entier compris entre 1 et 15 et R est un alcane ou un alcène ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, et a, b et c sont des nombres entiers égaux ou supérieurs à 1, dans n'importe quel ordre, et z est un nombre entier égal ou supérieur à 1. Un exemple plus particulier d'additif de mouillage interne est représenté par la formule ci-dessus dans laquelle a, b, c et z sont égaux à 1, c'est-à-dire: O O Il Il R-C-O-[CH2-CH2-O]xC-R Dans la mise en oeuvre réelle, un échantillon d'un tel additif donnera des molécules qui ont des valeurs différant légèrement de celles voulues pour x, a, b, c et z, mais qui auront une distribution moyenne conforme aux valeurs voulues. Ces molécules sont généralement caractérisées comme étant des esters d'acides gras dicarboxyliques du poly(oxyde d'éthylène). On a constaté que les esters d'acides gras dicarboxyliques étaient particulièrement durables lorsqu'ils sont utilisés avec le polypropylène. Un exemple d'additifs de mouillage interne qui est disponible dans le commerce est le DO-400 que l'on peut se procurer auprès de PPG Mazer, Inc., de Gurnee, Illinois, division de PPG Industries, Inc., One PPG Place, Pittsburgh, PA, 15272 (USA).15 L'additif de mouillage interne présent dans les fibres et l'étoffe selon l'invention est "activé" lors du chauffage. On pense, bien que la Demanderesse ne souhaite pas être limitée par une théorie quelconque, que cette activation résulte de la migration accrue de l'additif depuis l'espace sous-superficiel vers l'espace superficiel, par suite du chauffage. Du fait que les étoffes liées au filage et obtenues par fusion-soufflage sont normalement soumises à un calandrage thermique, il n'est pas besoin de soumettre l'étoffe selon l'invention à une étape de traitement supplémentaire au-delà de celle utilisée pour la formation des étoffes liées au filage et obtenues par fusion- soufflage classiques. Si l'on devait utiliser un procédé de liaison autre qu'un calandrage thermique, il serait cependant nécessaire de procéder à une étape de chauffage pour activer l'additif et un tel procédé serait équivalent au calandrage thermique. D'autres procédés tendant à impartir une mouillabilité aux polyoléfines, bien qu'étant sans doute suffisants pour certaines applications, souffrent généralement d'un manque de mouillabilité durable. Les opérations d'enduction classiques des polyoléfines, par exemple, se traduisent par des revêtements topiques qui sont facilement enlevés des fibres par lavage à l'eau. Les exemples suivants illustrent la mouillabilité durable supérieure des produits selon la présente invention (les Exemples 2, 3, 5 et 6 sont inclus à des fins de comparaison et ne font pas partie de l'invention). Les mélanges ont été généralement produits en compoundant les ingrédients dans une extrudeuse à deux vis de 30 ou 60 mm. On peut utiliser également tout autre procédé que l'homme de l'art sait être efficace pour compounder les polymères. Pour les Exemples, le mélange a été produit en mélangeant le polypropylène avec chacun des additifs à raison de 10 % dans une extrudeuse à deux vis. Le mélange de polymère résultant a ensuite été mélangé à sec avec du propylène pur pour atteindre le pourcentage d'additif mentionné dans chaque Exemple. Les étoffes ont été filées à 243 C (470 F) à une vitesse d'approximativement 0,7 gramme/trou/minute. L'étoffe a été liée par calandrage thermique à une température de20 rouleau à motifs de 129 C (265 F) en utilisant un motif dilaté de Hansen Pennings avec une surface de liaison de 15 % comme l'enseigne USA3 855 046 au nom de Hansen et Pennings. Le poids de base final de l'étoffe liée était approximativement de 34 g/m2 (1 once/yard2, en abrégé osy). Les additifs indiqués dans les Exemples sont disponibles dans le commerce auprès de PPG Mazer, Inc. La polyoléfine utilisée était du polypropylène PD3445 d'Exxon Chemical Company qui a un débit d'écoulement à l'état fondu de 35 g/10 min. Les résultats des Exemples sont indiqués dans le Tableau 1. EXEMPLE 1 On a produit une étoffe liée au filage selon le procédé décrit ci- dessus. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermaient 1 % en poids d'ester dioléique de poly(oxyde d'éthylène) ayant une masse molaire moyenne de 400 (DO400). Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. Pour tester la durabilité de la mouillabilité de ce matériau à l'égard d'un lavage à l'eau, on a doucement agité des bandes de 2,5 cm x 15 cm (1 pouce x 6 pouces) dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, on les a enlevées du bain et on les a laissé sécher à l'air. On a répété ce procédé jusqu'à ce que l'échantillon ne soit plus mouillable. La mouillabilité a été déterminée en plaçant doucement cinq gouttes (approximativement 100 microlitres chacune) d'eau sur l'étoffe. Les matériaux fortement mouillables ont été10 instantanément mouillés par toutes les gouttes. Les matériaux modérément mouillables ont été imbibés par quatre des cinq gouttes d'eau en une minute. Les matériaux non mouillables se sont caractérisés comme conservant les cinq gouttes d'eau intactes à la surface de l'étoffe pendant plus de cinq15 minutes. EXEMPLE 2 L'étoffe liée au filage a été produite comme dans l'Exemple 1. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermait 1 % en poids d'ester éthoxylé d'huile de ricin (C08). Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. L'étoffe a été doucement agitée dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, enlevée du bain et laissée sécher à l'air. On a répété ce mode opératoire jusqu'à ce que l'échantillon devienne non mouillable. La mouillabilité a été déterminée de la même manière qu'à l'Exemple 1. EXEMPLE 3 L'étoffe liée au filage a été produite comme dans l'Exemple 1. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermait 1 % en poids d'un mélange 50/50 d'ester mono-oléique de glycérol et de nonylphénol éthoxylé (GMO/NP- 12) tel que décrit dans USA4 578 414 au nom de Sawyer. Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. L'étoffe a été doucement agitée dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, enlevée du bain et laissée sécher à l'air. On a répété ce mode opératoire jusqu'à ce que l'échantillon devienne non mouillable. La mouillabilité a été déterminée de la même manière qu'à l'Exemple 1. EXEMPLE 4 L'étoffe liée au filage a été produite comme dans l'Exemple 1. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermait 5 % en poids d'ester dioléique de poly(oxyde d'éthylène) (D0400). Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. L'étoffe a été doucement agitée dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, enlevée du bain et laissée sécher à l'air. On a répété ce mode opératoire jusqu'à ce que l'échantillon devienne non mouillable. La mouillabilité a été déterminée de la même manière qu'à l'Exemple 1. EXEMPLE 5 L'étoffe liée au filage a été produite comme dans l'Exemple 1. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermait 5 % en poids d'un mélange 50/50 d'ester mono-oléique de glycérol et de nonylphénol éthoxylé (GMO/NP- 12) tel que décrit dans USA4 578 414 au nom de Sawyer. Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. L'étoffe a été doucement agitée dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, enlevée du bain et laissée sécher à l'air. On a répété ce mode opératoire jusqu'à ce que l'échantillon devienne non mouillable. La mouillabilité a été déterminée de la même manière qu'à l'Exemple 1. EXEMPLE 6 L'étoffe liée au filage a été produite comme dans l'Exemple 1. Les fibres à partir desquelles l'étoffe a été faite renfermait 3 % en poids de MAYPEG 400ML monolaurate. Lors de la liaison thermique, l'étoffe est devenue mouillable. L'étoffe a été doucement agitée dans 500 ml d'eau distillée pendant une minute, enlevée du bain et laissée sécher à l'air. On a répété ce mode opératoire jusqu'à ce que l'échantillon devienne non mouillable. La mouillabilité a été35 déterminée de la même manière qu'à l'Exemple 1. TABLEAU 1 Exemple 1 2 3 4 5 6 Etat5 Tel que fabriqué M M M M M M Après le ler lavage M M NM M NM NM Après le 2ème lavage M NM NM M NM NM Après le 3ème lavage NM NM NM M NM NM Après le 4ème lavage NM NM NM M NM NM10 M signifie que l'étoffe était soit fortement soit modérément mouillable selon le procédé de test décrit à l'Exemple 1, et NM signifie que l'étoffe n'est pas mouillable selon la même procédure d'essai.15 Les résultats ci-dessus montrent clairement la mouillabilité étonnamment durable des produits selon l'invention. A un niveau de 1 % en poids (Exemple 1), l'étoffe faite selon l'invention a sensiblement une mouillabilité plus durable que l'étoffe de l'Exemple 5 qui a20 un taux d'additif de 5 %. L'Exemple 4, qui concerne également une étoffe selon l'invention, renfermait 5 % en poids d'additif mouillant et offrait toujours une mouillabilité durable même après le quatrième lavage. REVENDICATIONS 1 - Etoffe non tissée ayant une mouillabilité durable, comprenant des fibres formées d'une polyoléfine mélangée avec au moins un additif hydrophile de formule: O O Il Il { [R-C-O]a- [(CH2-CH2-O)x]b[-C-R]c}z dans laquelle x est un nombre entier compris entre 1 et 15, R est choisi dans le groupe comprenant les alcanes ayant jusqu'à 18 atomes de carbone et les alcènes ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, a, b et c sont des nombres entiers au moins égaux à 1 dans n'importe quel ordre, z est un nombre entier au moins égal à 1, étoffe dans laquelle lesdites fibres ont été formées en apportant ledit "au moins 1" additif hydrophile à ladite polyoléfine avant formation des fibres. 2 - Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans la formule dudit additif hydrophile, x est compris entre 7 et 11 et a, b, c et z sont égaux à 1. 3 - Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite polyoléfine est choisie dans le groupe comprenant le polyéthylène et le polypropylène. 4 - Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit additif hydrophile est présent à raison d'environ 0,1 % en poids à environ 10 % en poids. - Etoffe non tissée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit additif hydrophile est présent à raison d'environ 5 % en poids. 6 - Etoffe non tissée selon la revendication 1, incluse dans un produit absorbant choisi dans le groupe comprenant les changes pour bébés, les produits d'hygiène féminine, les produits pour adultes incontinents, les pansements pour blessures, les bandes et les chiffons. 7 - Etoffe non tissée ayant une mouillabilité durable comprenant des fibres, dans laquelle l'un des composants est formé d'une polyoléfine mélangée avec des additifs hydrophile de formule: O O Il Il R-C-O-[CH2-CH2-O]xC-R dans laquelle x est un nombre entier compris entre 7 et 11, et R est un alcane ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, en une quantité d'environ 5 % en poids, étoffe dans laquelle lesdites fibres ont été formées en apportant lesdits additifs hydrophiles à ladite polyoléfine avant formation des fibres. 8 - Procédé de production d'une étoffe non tissée ayant une mouillabilité durable, caractérisée en ce qu'il consiste: a) à former un mélange en mélangeant soigneusement une polyoléfine avec au moins un additif hydrophile de formule: O O Il Il {[R-C-O] a- [(CH2-CH2-O)x]b [-C-R] c}Z dans laquelle x est un nombre entier compris entre 1 et 15, R est choisi dans le groupe comprenant les alcanes ayant jusqu'à 18 atomes de carbone et les alcènes ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, a, b et c sont des nombres entiers au moins égaux à 1 dans n'importe quel ordre, z est un nombre entier au moins égal à 1; (b) à fondre ledit mélange; (c) à former des fibres dudit mélange par extrusion au travers d'une série de fins capillaires; (d) à déposer lesdites fibres de mélange sur une surface collectrice pour former une nappe dispersée de façon aléatoire; et (e) à lier thermiquement ladite nappe formée des fibres de mélange. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que a, b, c et z sont égaux à 1.