Brevet FR2751208A1 — publié le 19980123

ARTICLE COMPOSITE ABSORBANT AYANT UNE SOUS-COUCHE D'ACQUISITION DE FLUIDE CONTEXTE DE L'INVENTION Cette invention se rapporte à des composites absorbants et plus particulièrement à des composites capables d'absorber rapidement des liquides, tels que des couches jetables ou d'autres produits sanitaires jetables, tels que les garnitures d'incontinence pour adulte et les serviettes hygiéniques. A l'origine, les couches jetables et les produits absorbants apparentés étaient composés d'une couche du dessus ou de couverture en étoffe poreuse, d'une couche centrale en pâte absorbant un liquide, et d'une couche extérieure en film imperméable. Plus récemment, des essais ont été effectués pour réduire la masse du coeur, afin de réduire l'épaisseur du produit, pour plusieurs raisons, comme un coût d'expédition réduit, un espace de stockage réduit et un article ou vêtement absorbant épousant mieux le corps de l'utilisateur. La réduction d'épaisseur du coeur a été accomplie principalement en augmentant la densité de la pâte de 2 2751208 cellulose et en ajoutant jusqu'à environ 40 % de polymère superabsorbant au coeur. Ces changements conduisent néanmoins inévitablement à une réduction de la vitesse d'absorption du liquide dans le coeur conduisant à un écoulement et une fuite possibles de liquides. Ces derniers temps, des propositions ont été faites pour insérer une couche supplémentaire d'étoffe non tissée entre le coeur absorbant et la feuille du dessus poreuse afin d'agir en tant que couche dite de flux ou d'acquisition. L'objectif d'une telle couche est de permettre une absorption et une distribution rapides de flux répétés de liquide et de laisser un temps suffisant pour que le coeur absorbe le liquide de façon permanente. Les produits du commerce tels que les couches emploient divers types d'étoffes en tant que couche d'acquisition. Les étoffes filées-liées sont employées, mais celles-ci ont typiquement un volume vide relativement petit et ne peuvent pas accepter des quantités suffisantes de liquide pour prévenir un remouillage de la feuille du dessus ou une fuite. Des couches d'acquisition volumineuses qui comprennent des fibres à deux composants thermoliées par de l'air sont employées, mais une telle couche ajoute un encombrement non souhaitable au produit final. Une autre étoffe utilisée en tant que couche d'acquisition est un voile préparé à partir de fibres de polyester discontinues liées par adhésif. Bien que de tels voiles soient employés avec succès, il reste encore des inconvénients. Par exemple, la feuille du dessus est typiquement composée de fibres de polypropylène et ne peut pas être liée par chaleur ou ultra-sons à la couche d'acquisition en polyester, qui a un point de fusion beaucoup plus élevé. En effet, les étoffes doivent être jointes avec un adhésif, ce qui peut éventuellement diminuer la vitesse de transfert de liquide et grever le coût de fabrication. Par ailleurs, si des matières dissemblables sont utilisées dans les deux couches, les produits utilisés sont difficiles à recycler. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Selon la présente invention, une étoffe non tissée est préparée à partir de fibres de polyoléfine discontinues par l'application d'un adhésif durcissable approprié, de préférence sous la forme d'une suspension aqueuse d'émulsion. Le voile est ensuite consolidé en chauffant l'étoffe pour durcir l'adhésif et provoquer une liaison par points entre les fibres croisées. Si le voile est employé en tant que couche d'acquisition, un agent tensioactif est mélangé avec l'adhésif ou est appliqué ensuite à l'étoffe consolidée afin de rendre l'étoffe plus hydrophile. La présente invention envisage aussi un article absorbant comprenant, dans l'ordre, une feuille supérieure poreuse de matière de polyoléfine non tissée, une couche d'acquisition préparée à partir du voile décrit ci-dessus, et un coeur absorbant. La couche d'acquisition a une taille de pore plus grande que celle de la feuille du dessus. Par ailleurs, la feuille du dessus et la couche d'acquisition sont thermiquement compatibles et peuvent être, ou sont, thermoliées ensemble. Par exemple, la feuille du dessus et la couche d'acquisition peuvent être préparées à partir du même type de fibres de polyoléfine telles qu'un polypropylène. Les fibres de polyoléfine dans la feuille du dessus ont un diamètre moyen d'environ 7 à environ 12 gm, l'étoffe ayant un grammage d'environ 10 à environ 40 g/m2. Les fibres dans la couche d'acquisition ont un diamètre moyen d'environ 10 à environ 24 gm, et l'étoffe a un grammage d'environ 10 à environ 100 g/m2. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe transversale schématique du composite absorbant un liquide de la présente invention. DESCRIPTION DES MODES DE MISE EN OEUVRE PRÉFERÉS Comme le montre la figure 1, les constituants de base de la présente invention comprennent une feuille du dessus poreuse 10 de fibres de polyoléfine non tissées, une couche d'acquisition 12 comprenant un voile de fibres de 4 2751208 polyoléfine liées par adhésif, et un coeur absorbant un liquide 14. Dans la plupart des cas, l'article va inclure une couche externe imperméable à un liquide 16 telle qu'un film. Le coeur 14 peut comprendre des fibres capables d'absorber des quantités de liquide relativement grandes, telles que des fibres de cellulose ou de la pâte de bois. Le coeur peut aussi comprendre des polymères capables d'absorber de nombreuses fois leur poids de liquide. Ces polymères superabsorbants bien connus peuvent être employés sous forme de poudre ou de fibre et sont bien connus dans la technique des produits absorbants. La feuille du dessus 10 et la couche d'acquisition 12 comprennent des fibres de polyoléfine qui sont thermiquement compatibles et qui peuvent être liées ensemble par de la chaleur ou des ultra-sons. Des polyoléfines appropriées incluent le polypropylène, le polyéthylène, le polybutylène, les copolymères de tels polymères et les mélanges de ceux-ci. Le polypropylène est préféré. Bien que ce soit moins préféré, les couches d'étoffe peuvent comprendre des fibres à deux composants ou à multicomposants ayant un composant polyoléfine expose, telles que les fibres à deux composants gaine/coeur ou côte-à-côte. Comme exemple, des fibres à deux composants ayant un coeur de polyester et une gaine de polypropylène peuvent être employées. La feuille du dessus 10 peut être préparée par tout procédé conventionnel approprié pour fabriquer des étoffes non tissées. Un procédé particulièrement approprié commence par le cardage de fibres de polyoléfine en un voile uniforme de fibres disposées au hasard, puis les fibres sont consolidées. Le procédé de consolidation préféré est par liaison thermique, comme en faisant passer le voile au travers de rouleaux de calandre chauffés, dont l'un est gravé, de sorte que les fibres sont thermoliées par points en un motif répétitif. D'autres procédés appropriés incluent l'enchevêtrement des fibres comme par 2751208 hydroenchevêtrement et par liaison à l'air dans laquelle on fait passer de l'air chauffé au travers du voile non consolidé. Le diamètre des fibres et le grammage de l'étoffe de la feuille du dessus 10 par rapport à la couche d'acquisition 12 sont très importants afin de fournir une vitesse acceptable de transfert de liquide vers et dans le coeur 14. Les fibres dans la feuille du dessus doivent avoir un diamètre moyen d'environ 7 à environ 12 /m, l'étoffe ayant un grammage d'environ 10 à environ 40 g/m2. Les fibres dans la couche d'acquisition 12 doivent avoir un diamètre moyen d'environ 10 à environ 24 um, et l'étoffe doit avoir un grammage d'environ 10 à environ 100 g/m2. En plus, la taille moyenne de pore de la couche d'acquisition, mesurée à 0,5 psi, est substantiellement plus grande que la taille moyenne de pore de la feuille du dessus 10. Par exemple, la taille de pore de la feuille du dessus 10 va typiquement être en moyenne dans la gamme d'environ 20 à 50 um, alors que la taille de pore de la couche d'acquisition va dépasser 50 gm, de préférence de l'ordre d'environ 60 à environ 180 gm. Bien que la feuille du dessus 10 et la couche d'acquisition 12 puissent comprendre un mélange de fibres incluant des fibres de polyoléfine, au moins une majorité des fibres et de préférence plus de 50 à 65 % des fibres seront compatibles thermiquement, de façon à être thermoscellables. La couche d'acquisition 12 est un voile comprenant des fibres de polyoléfine liées par adhésif, le voile étant traité avec un agent tensioactif pour le rendre plus hydrophile et typiquement, mais pas nécessairement, plus hydrophile que la feuille du dessus 10. Le voile est formé en cardant des fibres frisées sur un support mobile, en traitant les fibres avec un adhésif thermodurcissable puis en chauffant le voile pour durcir l'adhésif. Il est important que l'adhésif durcisse à une température inférieure à la température de fusion des fibres. 6 2751208 Dans le mode de mise en oeuvre préféré, l'adhésif est appliqué sous la forme d'une émulsion aqueuse. L'émulsion peut être appliquée par immersion ou par d'autres procédés de revêtement, comme la pulvérisation, l'impression ou d'autres techniques. La quantité de résine durcissable appliquée doit être de l'ordre d'environ 10 à environ 30 % en poids de matières solides, sur la base du poids de la fibre. En fonction du type d'adhésif employé, la résine est durcie par l'application de chaleur au voile traité par adhésif. Les résines qui sont durcissables ou réticulées par une radiation peuvent aussi être employées. Le voile peut être passé au travers d'un four ou bien, dans le cas du voile de polypropylène, peut être passé sur des chambres de vapeur pour durcir la résine. A mesure que le voile est séché, l'adhésif tend à s'accumuler aux points d'intersection des fibres lorsqu'il durcit. Des résines ou adhésifs appropriés incluent, par exemple, les copolymères styrène-butadiène, éthylène acétate de vinyle, éthylène acide acrylique, l'acétate de polyvinyle, un copolymère styrène acide acrylique, un polyuréthane, un alcool polyvinylique et l'amidon modifié chimiquement, ainsi que les terpolymères des polymères ou copolymères, tels que les terpolymères styrène-butadiène- acrylique. La température de durcissement de la résine adhésive est de préférence supérieure à 105 OC. Par ailleurs, la température de durcissement est de préférence au moins 5 OC en dessous de la température de fusion des fibres afin de prévenir toute déformation thermique possible des fibres et l'adhérence des fibres aux chambres de vapeur. Le terme "durcissable ou durci" tel qu'utilisé ici signifie que l'adhésif est capable de présenter une liaison résistante à l'eau lors du séchage. L'étoffe est traitée avec un agent tensioactif tel qu'un agent tensioactif pour rendre le voile plus hydrophile. L'agent de surface est appliqué à une vitesse d'environ 0,1 à environ 5 % en poids des fibres. Bien que des agents tensioactifs non ioniques puissent être employés, les agents tensioactifs anioniques sont préférés. L'agent tensioactif peut être mélangé avec l'émulsion adhésive aqueuse avant l'application au voile, et dans un tel cas, l'agent tensioactif doit être compatible avec l'émulsion de latex. Par ailleurs, au moins une partie de l'agent peut être appliquée sur le voile sec de fibres sous la forme d'une solution aqueuse afin de préhumidifier les fibres. Un autre procédé approprié pour l'application de l'agent tensioactif est l'application après séchage, comme par pulvérisation d'une solution aqueuse, suivie d'un séchage. Afin que la couche d'acquisition fonctionne de façon appropriée, la tension de surface de l'agent tensioactif doit être inférieure à 31 dynes/cm à 25 OC, et de préférence encore, inférieure à 28 dynes/cm. L'agent tensioactif préféré est un sulfosuccinate et des dérivés de celui-ci. D'autres types appropriés incluent les alkylphénols éthoxylés et les dérivés de sorbitan. Comme décrit ci-dessus, la feuille du dessus 10 et la couche d'acquisition 12 comprennent de préférence des fibres composées du même polymère. Par exemple, si la feuille du dessus 10 est composée d'un voile de fibres de polypropylène thermoliées, la couche d'acquisition est formée à partir de fibres de polypropylène liées par une résine. Cela permet à la feuille du dessus 10 d'être thermoliée à la couche d'acquisition par liaison par de la chaleur ou des ultra-sons, par exemple, à des endroits espacés entre les deux couches. Cette caractéristique élimine le besoin d'appliquer un adhésif séparé entre les couches pendant la fabrication de l'article absorbant. La couche d'acquisition a plusieurs avantages par rapport à d'autres types qui ont été proposés ou sont actuellement utilisés. Spécialement, si des fibres de polypropylène sont utilisées dans les étoffes de la feuille du dessus et de la couche d'acquisition, le coût de 8 2751208 fabrication est maintenu aussi bas que possible, car le polypropylène a une densité plus basse que de nombreux autres polymères tels qu'un polyester. Les deux couches étant du même polymère, elles peuvent être plus aisément recyclées. Par ailleurs, la couche d'acquisition de la présente invention a un faible encombrement et peut être efficacement incorporée dans les produits absorbants ultraminces actuels. REVENDICATIONS 1. Article absorbant comprenant une feuille du dessus poreuse comprenant une étoffe de polyoléfine non tissée, ladite feuille du dessus ayant un grammage d'environ 10 à environ 40 g/m2, un coeur absorbant et une couche d'acquisition poreuse disposée entre ladite feuille du dessus et ledit coeur, ladite couche d'acquisition comprenant une étoffe non tissée de fibres de polyoléfine liées par un adhésif et ayant un grammage d'environ 10 à environ 100 g/m2, ladite couche d'acquisition ayant une taille de pore plus grande que la taille de pore de ladite feuille du dessus et étant traitée avec un agent tensioactif pour rendre ladite couche d'acquisition hydrophile, ladite feuille du dessus et ladite couche d'acquisition étant compatibles thermiquement. 2. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel la feuille du dessus et la couche d'acquisition comprennent la même polyoléfine. 3. Article absorbant selon la revendication 2, dans lequel ladite polyoléfine est le polypropylène. 4. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel ladite feuille du dessus est une étoffe non tissée de fibres de polyoléfine thermoliées. 5. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel lesdites feuille du dessus et couches d'acquisition sont thermoliées à des endroits espacés. 6. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel lesdites fibres de polyoléfine de ladite couche d'acquisition comprennent des fibres à deux composants. 7. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel lesdites fibres de polyoléfine de ladite feuille du dessus comprennent des fibres à deux composants. 8. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel ladite feuille du dessus comprend des fibres ayant un diamètre d'environ 7 à environ 12 gm, et ladite couche d'acquisition comprend des fibres ayant un diamètre d'environ 10 à environ 24 im. 9. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel ledit adhésif est présent dans la proportion d'environ 10 à environ 30 % sur la base du poids des fibres. 10. Article absorbant selon la revendication 9, dans lequel ledit adhésif comprend un terpolymère styrène butadiène acrylique. 11. Article absorbant selon la revendication 9, dans lequel ledit adhésif comprend un copolymère éthylène acétate de vinyle. 12. Article absorbant selon la revendication 9, dans lequel ledit adhésif comprend un copolymère éthylène acide acrylique. 13. Article absorbant selon la revendication 1, dans lequel ledit agent tensioactif est un agent tensioactif ayant une tension de surface inférieure à 31 dynes/cm. 14. Article absorbant selon la revendication 13, dans lequel ledit agent tensioactif comprend des sulfosuccinates et des dérivés de ceux-ci.