Brevet FR2759388A1 — publié le 19980814

PROCEDE ET INSTALLATION DE FIXATION DE PARTICULES SUR LES FIBRES SUPERFICIELLES D'UNE NAPPE DE FIBRES NAPPE DE FIBRES OBTENUE ET ARTICLE COMPORTANT UNE TELLE NAPPE La présente invention concerne le domaine des nappes de fibres , en particulier mais non exclusivement des nappes de fibres qui sont destinées aux articles d'hygiène du type couche-culotte. Elle concerne plus particulièrement un procédé et une installation pour la fixation de particules sur les fibres superficielles d'une telle nappe, notamment fixation de particules d'un matériau super absorbant. Dans le domaine des articles d'hygiène, on cherche à améliorer de manière constante le confort de l'usager, notamment en diminuant l'épaisseur du matelas absorbant , une telle réduction d'épaisseur étant rendue possible grâce à la mise en oeuvre d'un matériau super absorbant, c'est-à-dire d'un matériau capable d'absorber une quantité très importante de liquide. II peut s'agir en particulier d'un polymère hydro-expansible capable d'absorber au moins quinze fois son propre poids d'eau. Un tel matériau super absorbant se présente généralement sous forme de particules, c'est-à-dire de grains solides. Lorsque l'on cherche à diminuer l'épaisseur du matelas absorbant par exemple d'une couche-culotte, il est nécessaire que ces particules soient d'une manière ou d'une autre solidaires de la nappe de fibres constitutives du matelas absorbant, faute de quoi il y aurait de forts risques de perte de particules lors des différentes étapes de fabrication de la couche-culotte et lors de la manipulation de celle-ci par l'utilisateur. Une solution visant à solidariser les particules d'un matériau super absorbant au matelas absorbant consiste à emprisonner lesdites particules entre deux nappes de fibres. Une autre solution, proposée par le document EP.676.496, consiste à fixer lesdites particules en surface de la nappe de fibres à l'aide d'un liant formé d'une dispersion de polymères. Selon le procédé décrit dans ce document, on traite une nappe de fibres non liées entre-elles avec une dispersion aqueuse d'un liant puis on dépose sur la nappe ainsi imprégnée des particules d'un matériau super absorbant , on retire l'excès de dispersion par aspiration et de préférence on sèche l'ensemble. On obtient donc à la fois le liage de toutes les fibres de la nappe et le liage des particules du matériau super absorbant sur au moins les fibres superficielles de ladite nappe. Selon le demandeur le procédé décrit dans le document EP.676.496 présente cependant des inconvénients. II nécessite la mise en oeuvre d'une quantité fort importante de la dispersion aqueuse de liant du fait que c'est l'ensemble de la nappe qui est imprégné par cette dispersion. De plus la fixation d'une particule donnée ne peut se faire que si elle est en contact avec une fibre imprégnée de liant ; cette fixation ne peut pas avoir lieu notamment dans les cas où une particule est en contact avec une zone non imprégnée, s'agissant d'une fibre ou d'une autre particule du matériau super absorbant. D'une manière générale, ce qui vient d'être décrit pour la fixation des particules d'un matériau super absorbant sur une nappe de fibres destinées à constituer un matelas absorbant pour article d'hygiène s'applique de la même manière pour la fixation de particules quelles qu'elles soient sur les fibres superficielles d'une nappe de fibres, quelle que soit sa destination. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un procédé de fixation de particules sur les fibres superficielles d'une nappe de fibres qui pallie les inconvénients cités ci-dessus. Ce but est parfaitement atteint par le procédé de l'invention qui, de manière connue, met en oeuvre un liant sous forme d'une dispersion et qui consiste , de manière caractéristique a) à créer une suspension de fines gouttelettes de la dispersion de liant dans un volume donné au-dessus de la nappe de fibres b) à projeter les particules dans ledit volume , moyennant quoi lesdites particules sont enrobées par la dispersion de liant et tombent sur la nappe de fibres c) et à faire subir à l'ensemble nappe de fibres/particules enrobées de la dispersion un traitement apte à réaliser la fixation du liant sur les fibres de la nappe. Ce qui fait l'originalité de ce procédé est d'associer le liant à la particule à fixer plutôt que d'associer le liant aux fibres de la nappe comme c'est le cas du document EP.676.496. La particule qui traverse l'espace dans lequel se trouve la suspension de fines gouttelettes de la dispersion de liant, se présentant donc comme un brouillard, entre en contact avec lesdites gouttelettes et se charge de celles-ci jusqu'à être enrobée de la dispersion de liant. Le fait que la particule se soit chargée en dispersion de liant présente des avantages incidents , dus à son alourdissement relatif, d'une part lorsqu'elle tombe sur la nappe la particule peut pénétrer plus avant parmi les fibres superficielles de celle-ci et d'autre part la projection dans le volume de la suspension n'est pas obligatoirement à la verticale de la nappe mais peut être faite sous un angle différent. Selon la disposition particulière du procédé de l'invention, c'est le liant qui enrobe la particule qui vient en contact avec une ou plusieurs fibres de la nappe et qui, après le traitement de fixation, réalise le liage entre la particule et la nappe. Bien sûr dans le cas où plusieurs particules sont en contact les unes avec les autres , elles sont de la même manière liées entre-elles et avec les fibres de la nappe, ce qui n'aurait pas été obligatoirement le cas dans le procédé décrit dans le document EP.676.496. De préférence la suspension de fines gouttelettes de la dispersion de liant est obtenue par projection d'une dispersion aqueuse contenant de l'ordre de 5 à 20% de liant. Avec cette proportion on obtiens, dans de bonnes conditions , un brouillard homogène de fines gouttelettes de la dispersion, en mettant en oeuvre des moyens de pulvérisation du type pistolet AIRLESS. S'agissant de particules d'un matériau super absorbant , de préférence la dispersion est une dispersion aqueuse d'un liant hydrosoluble, par exemple de carboxy méthyl cellulose (CMC). Le traitement de fixation est de préférence un traitement thermique, permettant d'évaporer le solvant. Lorsque les particules sont dans un matériau super absorbant, et que la dispersion du liant est une dispersion aqueuse, il importe que les conditions du traitement thermique soient déterminées en sorte que l'évaporation de l'eau de la dispersion intervienne dans un délai qui soit inférieur au délai d'expansion du matériau super absorbant sous l'action de l'eau. En effet, dans le cas contraire, il pourrait se produire une expansion du matériau super absorbant sous l'effet de l'eau contenue dans la dispersion. En pratique le délai d'expansion d'un matériau super absorbant est variable et peut dépendre notamment de sa granulométrie. De manière générale pour les super absorbants qui sont utilisés dans les articles d'hygiène du type couche-culotte , le délai d'expansion est de l'ordre de quelques dizaines de secondes. II peut cependant être beaucoup plus court lorsque l'on utilise des particules de plus faible dimension. Avantageusement s'agissant d'une dispersion aqueuse d'une carboxy méthyl cellulose, cette dispersion présente un pH légèrement acide, par exemple compris entre 4 et 6,8. Cette disposition particulière a pour effet de retarder l'expansion du matériau super absorbant et donc de pouvoir mettre en oeuvre le procédé de l'invention avec des particules beaucoup plus fines d'un tel matériau. C'est un autre objet de l'invention que de proposer une installation spécialement conçue pour la mise en oeuvre en continu du procédé précité. Cette installation pour la fixation en continu de particules sur les fibres au moins superficielles d'une nappe de fibres comporte , de manière caractéristique: a) une bande sans fin équipée de moyens d'entraînement, b) des moyens de pulvérisation d'une dispersion de liant aptes à créer une suspension de fines gouttelettes de ladite dispersion dans un volume donné au-dessus de la bande sans fin, c) des moyens pour la projection de particules, vers le volume précité et d) une enceinte de traitement disposée sur le parcours de la bande sans fin, en aval des moyens de pulvérisation et de projection. De préférence les moyens de pulvérisation consistent en deux pistolets disposés de part et d'autre de la bande sans fin et dirigés obliquement vers celle-ci en sorte de former un brouillard dans le volume déterminé. De préférence les moyens de projection de particules consistent en un pistolet AIRLESS disposé d'un côté de la bande sans fin et dirigé obliquement vers le volume déterminé. C'est un autre objet de l'invention que de proposer une nappe de fibres obtenue par le procédé de l'invention qui comporte , de manière connue, des particules fixées au moins sur les fibres superficielles de ladite nappe au moyen d'un liant; de manière caractéristique lesdites particules sont totalement enrobées dudit liant. Selon une variante préférée de réalisation, les particules sont dans un matériau super absorbant , la nappe de fibres fait de l'ordre de 45 à Il OgIm2 à raison de 20 à 60g1m2 de fibres , de 10 à 20g/m2 de liant et de 15 à 30g/m2 de particules. C'est une autre objet de l'invention que de proposer un article d'hygiène qui comporte un matelas absorbant , un film extérieur imperméable disposé sous le matelas absorbant , une nappe de fibres conforme à l'invention qui est disposée sur le matelas absorbant ainsi qu'un voile perméable intérieur recouvrant ladite nappe de fibres; dans cet article les fibres superficielles sur lesquelles sont fixées les particules d'un matériau super absorbant sont en contact avec le voile perméable intérieur. Bien sûr la présente invention n'est pas limitée à la seule application d'une nappe de fibres sur laquelle sont fixées des particules d'un matériau super absorbant destinées à former le matelas absorbant d'un article d'hygiène du type couche-culotte. En particulier la présente invention peut être applicable dans le domaine de l'habillement, les particules étant alors dans un matériau thermocollant. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple préféré de réalisation d'une nappe de fibres destinée à constituer le matelas absorbant d'une couche-culotte, sur laquelle nappe sont fixées des particules d'un matériau super absorbant, illustré par le dessin annexé dans lequel - La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une installation de fixation des particules super absorbantes sur les fibres superficielles de la nappe et, - La figure 2 est une représentation schématique en coupe de la nappe. Le but de la présente invention est de fixer des particules 1 sur une nappe 2 et plus particulièrement sur les fibres superficielles 3 de ladite nappe 2. L'installation 4 qui est illustrée comporte une bande sans fin 5 qui est tendue entre des cylindres 6 dont au moins l'un est entraîné par un moteur d'entraînement non représenté. Le brin supérieur 5a de la bande sans fin 5 , à l'état horizontal , traverse une enceinte 7 à l'intérieur de laquelle sont prévus des moyens de chauffage. En amont de l'enceinte 7 sont disposés deux pistolets 8 , de part et d'autre de la bande sans fin 5 dirigés obliquement vers le brin supérieur 5a. Ces pistolets 8 de pulvérisation sont alimentés par une dispersion aqueuse d'un liant. Les conditions de fonctionnement des pistolets et leur disposition relative l'un par rapport à l'autre et par rapport à la bande centrale 5 sont déterminées en sorte que les fines gouttelettes projetées par les deux pistolets 8 créent une suspension , du type brouillard, dans un volume 9 déterminé, au-dessus du brin supérieur 5a de la bande sans fin 5. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, ce volume 9 fait toute la largeur de la nappe 2 lors de son déplacement sur le brin supérieur 5a de la bande sans fin 5. De plus l'installation 4 comporte un pistolet 10 de projection des particules 1. II peut s'agir notamment d'un pistolet du type AIRLESS. Ce pistolet 10 est dirigé vers le volume 9 dans lequel se trouve la suspension des fines gouttelettes de la dispersion de liant. Lorsqu'elles pénètrent dans le volume 9, les particules 1 entrent en contact avec les fines goulettes de la dispersion de liant , elles se chargent de cette dispersion jusqu'à être enrobées au moins partiellement. Etant ainsi chargées, les particules s'alourdissent et tombent naturellement vers le brin supérieur 5a sur lequel se trouve la nappe de fibres 2. Les particules 1 enrobées de la dispersion de liant 11, lors de leur chute, sont arrêtées par les fibres superficielles 3 de la nappe 2. L'ensemble constitué par la nappe 2 et les particules 1 enrobées de la dispersion de liant 11 pénètrent, lors du déplacement de la bande 5 , dans l'enceinte 7 , dont la fonction est d'évaporer le solvant et éventuellement de polymériser le liant. Ainsi , après ce traitement, les particules 1 sont liées aux fibres superficielles 3 avec lesquelles elles étaient en contact grâce au liant. La nappe 2' ainsi constituée est ensuite enroulée en sortie de la bande sans fin 5. S'agissant d'une nappe 2 destinée à entrer dans la composition, au moins partiellement d'un matelas absorbant pour couche-culotte, les particules 1 sont dans un matériau super absorbant , du type polymère hydro-expansible, par exemple des particules de carboxy méthyl cellulose, de polyacrylamide, d'amidon greffé, de polymère acrylique modifié. Ces polymères hydro-expansibles sont capables d'absorber au moins quinze fois leur propre poids d'eau ou de dispersion aqueuse. A titre d'exemple non exhaustif, le demandeur a mis en oeuvre des particules du produit super absorbant dénommé ATOCHEM HP200. Dans cette même application, il est indispensable que le liant soit hydrosoluble, de manière à ce que après séchage ou polymérisation, il ne crée pas en surface de chaque particule une barrière que ne pourrait pénétrer le liquide. Ce liant hydrosoluble peut être notamment une résine acrylique , en dispersion aqueuse ; par exemple il s'agit d'une résine commercialisée par la firme HOECHST sous la dénomination ARKOFIL A.V.R. Pour obtenir une suspension de fines gouttelettes, se comportant comme un brouillard, il est préférable que la dispersion aqueuse du liant ait une concentration qui soit comprise entre 5 et 20% en poids. Le produit ARKOFIL A.V.R. est proposé avec une concentration de 25%; il a donc été dilué dans l'eau jusqu'à ce que la concentration atteigne par exemple 5%. Dans un exemple précis de réalisation, la nappe 2 est un non-tissé obtenu à partir d'une fibre polyester, réalisé par cardage, étalage et étirage jusqu'à obtenir une nappe de 50glu2. La vitesse de déplacement de la bande sans fin 5, les conditions de fonctionnement des pistolets 8 , les conditions de projection des particules 1 par le pistolet 10 ont été réglées en sorte que les quantités respectives de particules et de la dispersion de liant ont été de 239 de particules / m2 et de 159 de liant2, ce qui correspond pour une concentration de 5% à 300g/m2 de dispersion de liant avant séchage. On constate que sur la nappe 2' obtenue , les particules 1 sont incluses et fixées solidement dans une couche superficielle 2'a de la nappe 2. Il est d'ailleurs possible manuellement de déliter cette couche superficielle 2'a par rapport au reste de la nappe 2'. Cette fixation est suffisamment solide pour qu'il n'y ait pas de perte de particules 1 lors des manipulations ultérieures de la nappe 2'. Le traitement thermique qui est réalisé dans l'enceinte 7 a pour but d'éliminer le solvant contenu dans la dispersion de liant et éventuellement de polymériser ledit liant, de manière à ce qu'en sortie de l'enceinte 7 le liant assure effectivement la liaison entre les fibres superficielles 3 et les particules 1. Lorsque les particules 1 sont dans un matériau super absorbant il importe que le contact de la dispersion aqueuse de liant ne puisse pas réaliser l'expansion des particules. Pour cela il faut que le traitement thermique soit suffisamment efficace et rapide pour que l'élimination du solvant soit obtenue , au moins en grande partie, dans le délai qui est normalement nécessaire pour que la particule de super absorbant réagisse lors du contact avec un milieu liquide. Pour des matériaux super absorbants utilisés habituellement dans les couchesculottes, ce délai de réaction est de l'ordre d'une dizaine à plusieurs dizaines de secondes. Par contre il existe des matériaux super absorbants, de fine granulométrie, qui réagissent dans des délais beaucoup plus courts pouvant être inférieurs à une seconde. Dans ce dernier cas , il est quasiment impossible avec les moyens de chauffage conventionnels d'obtenir l'élimination du solvant contenu dans la dispersion de liant dans ce bref délai. Une solution à ce problème peut consister dans la modification du pH de la dispersion de liant, modification qui vise à rendre acide cette dispersion, ce qui a pour effet de retarder la réaction du matériau super absorbant mis en présence d'un liquide. Cette modification de pH doit être cependant maîtrisée, faute de quoi le matériau super absorbant perdrait de son efficacité. Le demandeur a déterminé une fourchette de pH comprise entre 6,8 et 4, comme étant acceptable. Dans son application aux couches-culottes , la nappe 2', sur les fibres superficielles 3 de laquelle sont fixées des particules 1 d'un matériau super absorbant selon l'invention fait de l'ordre de 45 à 110g/m2 avec une répartition de 20 à 60g/m2 de fibres , de 15 à 30g/m2 de particules super absorbantes et de 10 à 20g/m2 de liant. Cette nappe 2' est disposée audessus du matelas absorbant de la couche-culotte et en-dessous du voile perméable intérieur, avec les fibres superficielles 3 sur lesquelles sont fixées les particules 1 qui sont en contact avec ledit voile perméable intérieur. Cette disposition permet d'obtenir une diffusion extrêmement rapide du liquide venant sur le voile perméable intérieur lors de mictions successives, cette diffusion étant pour trois mictions successives inférieure à 1 seconde, comparativement à des temps de diffusion qui peuvent aller jusqu'à 12 secondes à la troisième miction avec une couche-culotte ayant un matelas absorbant conventionnel. De plus on observe, dans cette même comparaison, une humidification beaucoup moins importante, jusqu'à dix fois moindre, du voile perméable intérieur. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Une nappe de fibres avec particules super absorbantes fixées sur ces fibres superficielles peut trouver application dans d'autres domaines tels que le drainage, I'absorption d'huile, I'absorption de liquide pour l'horticulture ou l'agriculture, sans que cette liste soit limitative. De plus l'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre de particules super absorbantes. Par exemple s'agissant de particules d'un matériau thermocollant, une telle nappe pourrait être utilisée dans le domaine de l'habillement. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation de particules sur les fibres superficielles d'une nappe de fibres, à l'aide d'un liant sous forme d'une dispersion, caractérisé en ce qu'il consiste a) à créer une suspension de fines gouttelettes de la dispersion de liant dans un volume donné (9) au-dessus de la nappe (2) de fibres, b) à projeter les particules (1) dans ledit volume (9), moyennant quoi lesdites particules (1) sont enrobées par la dispersion (11) de liant et tombent sur la nappe (2) de fibres, c) et à faire subir à l'ensemble nappe de fibres/particules enrobées de la dispersion un traitement apte à réaliser la fixation du liant sur les fibres (3) de la nappe (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension de fines gouttelettes de la dispersion de liant est obtenue par pulvérisation d'une dispersion aqueuse contenant de l'ordre de 5 à 20% de liant. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que s'agissant de particules d'un matériau super absorbant la dispersion est une dispersion aqueuse d'un liant hydrosoluble, par exemple de carboxy méthyl cellulose (CMC). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement de fixation est un traitement thermique, permettant d'évaporer le solvant de la dispersion. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les conditions du traitement thermique sont déterminées en sorte que l'évaporation de l'eau de la dispersion intervienne dans un délai qui soit inférieur au délai d'expansion du matériau super absorbant sous l'action de l'eau. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que s'agissant d'une dispersion aqueuse d'une carboxy méthyl cellulose , cette dispersion présente un pH légèrement acide, par exemple compris entre 4 et 6,8. 7. Installation pour la fixation en continu de particules sur les fibres au moins superficielles d'une nappe de fibres , caractérisée en ce qu'elle comporte a) une bande sans fin (5) équipée de moyens d'entraînement, b) des moyens de pulvérisation (8) d'une dispersion de liant (11) aptes à créer une suspension de fines gouttelettes de ladite dispersion dans un volume donné (9) au-dessus de la bande sans fin (15), c) des moyens (10) pour la projection de particules (1), vers le volume précité (9) et d) une enceinte de traitement (7) disposée sur le parcours de la bande sans fin (5), en aval des moyens de pulvérisation (8) et de projection (10). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de pulvérisation consistent en deux pistolets (8) disposés de part et d'autre de la bande sans fin (5) et dirigés obliquement vers celle-ci en sorte de former un brouillard dans le volume déterminé (9). 9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens (10) de projection de particules consistent en un pistolet AIRLESS dirigé obliquement vers le volume déterminé. 10. Nappe de fibres (2') obtenue par le procédé de la revendication 1 qui comporte des particules (1) fixées au moins sur les fibres superficielles (3) de ladite nappe (2) au moyen d'un liant (11) , caractérisée en ce que lesdites particules (1) sont totalement enrobées dudit liant (11). 11. Nappe selon la revendication 10, caractérisée en ce que les particules sont dans un matériau super absorbant , la nappe de fibres fait de l'ordre de 45 à 11 Og/m2 à raison de 20 à 60g/m2 de fibres , de 10 à 20g/m2 de liant et de 15 à 3OgIm2 de particules. 12. Nappe selon la revendication 10 pour article d'habillement dans laquelle les particules sont dans un matériau thermocollant. 1 3.Article d'hygiène qui comporte un matelas absorbant, une film extérieur imperméable disposé sous le matelas absorbant , une nappe de fibres selon l'une des revendications 11 ou 12 qui est disposée sur le matelas absorbant ainsi qu'un voile perméable intérieur recouvrant ladite nappe de fibres , caractérisé en ce que les fibres superficielles (3) sur lesquelles sont fixées les particules (1) d'un matériau super absorbant sont en contact avec le voile perméable intérieur.