Brevet FR2781818A1 — publié le 20000204

PROCEDE POUR LA REALISATION D'UN MATERIAU NON-TISSE COMPLEXE ET NOUVEAU TYPE DE MATERIAU AINSI OBTENU Domaine Technique Depuis des décennies, il a été proposé de remplacer des nappes textiles traditionnelles (tissu, tricot) par des structures dite "non- tissées" qui, d'une manière générale peuvent être classées en trois grandes catégories, résultant de leur processus même de fabrication, à savoir les non-tissées dits "par voie sèche", "par voie fondue", et les non-tissées dit "par voie humide".10 La présente invention concerne un nouveau type de matériau obtenu selon la première technique citée, à savoir, par "voie sèche". D'une manière générale, pour réaliser de tels non-tissés on forme, à partir de fibres discontinues, naturelles ou chimiques, au moyen d'une carde ou autre matériel de préparation textile, un voile de fibres de grammage prédéterminé, que l'on soumet ensuite à un traitement permettant de lui communiquer les caractéristiques mécaniques appropriées en fonction des utilisations auxquelles est destiné le produit, par exemple un traitement mécanique d'aiguilletage ou20 d'entrelaçage par jets de fluide. Par ailleurs, il est connu depuis fort longtemps que l'on peut adapter les propriétés finales du produit obtenu en réalisant des mélanges de matières, par exemple en associant entre eux plusieurs voiles constitués de fibres de nature25 différente, par exemple, des fibres naturelles, artificielles ou synthétiques. L'invention vise un nouveau procédé permettant de réaliser un tel type d'article non-tissé constitué d'un mélange de fibres de nature différente et qui, dans la suite de la description sera désignée par l'expression "non-tissé mixte".30 Techniques antérieures De très nombreuses propositions ont été faites à ce jour pour réaliser des non- tissés mixtes et plus particulièrement des non-tissés associant entre eux un voile de fibres artificielles ou synthétiques et un voile de fibres cellulosiques, notamment de35 fibres de bois. L'association des différents constituants entre eux est avantageusement obtenue par enchevêtrement hydraulique des fibres, technique connue depuis fort longtemps et décrite notamment dans les brevets US-3 033 721, 3 214 819 et 3 508 308. Après avoir réalisé un premier voile, on dépose sur celui-ci une couche de fibres cellulosiques, fibres de bois notamment, de grammage sensiblement équivalent à celui des fibres artificielles ou synthétiques, lesdites fibres cellulosiques étant alors enchevêtrées avec les fibres chimiques également par un traitement au moyen de jets d'eau. Le produit obtenu présente de bonnes caractéristiques de résistance mécanique, ces caractéristiques étant essentiellement apportées par les fibres synthétiques ainsi que de bonnes caractéristiques d'absorption, celles-ci étant conférées par les fibres cellulosiques. De tels produits sont utilisés notamment pour la confection de "lingettes humides" désignées dans ce secteur technique par l'expression anglaise "baby wipes", ainsi que dans le domaine de l'hygiène, et également comme chiffons d'essuyage. Ce type de non-tissé mixte tend de plus en plus à remplacer les nontissés traditionnels composés de mélange de fibres synthétiques (polyester, polypropylène) et de fibres artificielles (viscose), en raison notamment de son prix de revient inférieur, les fibres de bois coûtant trois à quatre fois moins cher que les fibres de viscose.25 Dans l'état actuel de la technique, tel que décrit précédemment, on obtient un produit dont les caractéristiques de résistance et d'absorption sont satisfaisantes mais dont l'aspect et le toucher textile sont malheureusement inférieurs par rapport aux non-tissés traditionnels à base de fibres artificielles et synthétiques.30 Cela est dû au fait que le voile est dissymétrique dans l'épaisseur, les fibres artificielles et synthétiques étant disposées d'un côté du voile et les fibres naturelles de l'autre côté. Afin de pallier ce défaut, on utilise des artifices tels que pulvérisation sur les fibres naturelles d'agents chimiques adoucissants mais cela ne fait pas disparaître complètement le défaut. Un autre aspect négatif de ce type d'articles est la résistance à l'abrasion du voile qui est très inférieure du côté des fibres naturelles; il en résulte lors des opérations d'essuyage des pertes en fibres (relargage) qui dans de nombreux cas sont considérés comme rhédibitoires pour l'utilisation qui en est faite. Par suite, afin de pallier ce défaut, il a été proposé d'introduire les fibres naturelles en "sandwich" entre deux couches de fibres artificielles ou synthétiques. Cette solution n'est pas satisfaisante tant sur le plan technique que sur le plan économique pour les raisons suivantes. En effet, le fait de diviser par deux le grammage des couches de fibres artificielles et/ou synthétiques rend très difficile le liage hydraulique de ces couches. Par exemple, dans le cas d'un produit de 50 g/m2 comportant 50 % de fibres naturelles (soit 25 g/m2) et 50 % de fibres synthétiques en deux couches, soit 12,5 g/m2 par couches, il est extrêmement difficile voire impossible de lier ces couches avec des jets d'eau. Par ailleurs, le grammage trop faible de la première couche support ne permet pas à celle-ci d'agir en tant que média filtrant des fibres naturelles lors de leur dépôt puis de leur entrelacement avec des jets d'eau. Il en résulte une perte en25 fibres considérable, celles-ci étant chassées au travers de la toile support par les jets d'eau, cette perte en fibres réduit considérablement l'intérêt économique du procédé. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de pallier les problèmes et inconvénients cités précédemment, et de permettre la réalisation d'un non-tissé absorbant, renfermant une grande quantité de fibres naturelles (pâte de bois) présentant d'excellentes propriétés physiques (résistance à la traction, à la déchirure, à l'abrasion) de bonnes capacités d'absorption et possédant de plus un toucher agréable similaire à celui des produits à base de fibres artificielles et/ou synthétiques. D'une manière générale, l'invention concerne donc un procédé permettant la réalisation d'un nouveau type de non-tissé constitué d'un mélange de fibres élémentaires de nature différente qui consiste, en continu: - à réaliser par cardage ou autre technique conventionnelle un premier voile à partir de fibres chimiques (artificielles et/ou synthétiques); - à soumettre ledit voile ainsi formé à un traitement de liage au moyen de jets d'eau, traitement consistant: dans une première phase: à consolider le voile par action d'une première série de jets d'eau agissant sur l'une de ses faces, le voile étant supporté par un tambour comportant des micros perforations; dans une seconde phase: à structurer le voile ainsi consolidé au moyen d'un cylindre ou sur un convoyeur revêtus d'une toile grossière, par action d'une ou plusieurs séries de jets d'eau; - à déposer à la surface de la nappe ainsi structurée des fibres naturelles (fibres de bois) par nappage pneumatique; - à soumettre le complexe ainsi formé à l'action d'une nouvelle série de jets d'eau agissant sur la face recouverte de fibres naturelles; - à procéder à un traitement de séchage, puis à réceptionner le produit fini sous la forme d'un enroulement. Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, le premier traitement par jets d'eau sera réalisé conformément aux enseignements des FR-A-2 730 246 et FR-A-2 734 285 dont le contenu est intégré à la présente description en tant que de besoin.25 Le second traitement par jets permettant la structuration de la nappe de fibres synthétiques et/ou artificielles, est, quant à lui, réalisé en utilisant comme toile grossière supportant le voile un convoyeur ajouré du type tel que décrit dans le FR-A-2 741 895 dont le contenu est également intégré dans la présente demande en30 tant que de besoin. Conformément au procédé selon l'invention, la distribution des fibres cellulosiques (fibres de bois) sur la surface du voile de fibres synthétiques peut être réalisée aussi bien sur la face qui a été soumise à l'action des jets permettant la35 structuration de ladite nappe que sur la face envers. Par ailleurs, le traitement de structuration peut être obtenu aussi bien en faisant agir la deuxième série de jets sur la même face qui a reçu l'impact des jets réalisant l'action de consolidation que sur la face opposée à celle-ci. L'invention concerne également un nouveau type de produit non-tissé obtenu notamment par la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel non-tissé mixte qui est constitué d'un mélange de fibres de nature différente, se caractérise en ce qu'il se compose d'une nappe réalisée à partir de fibres chimiques (artificielles et/ou synthétiques) qui a reçu un traitement de liage et de réorientation des fibres au moyen de jets d'eau permettant d'avoir des zones alternées de porosités différentes, des fibres naturelles, bois notamment, étant réparties de façon préférentielle à l'intérieur des zones de forte porosité, la cohésion de l'ensemble étant obtenu également par enchevêtrement grâce à l'action de jets15 d'eau. Description sommaire des dessins L'invention et les avantages qui en ressortent seront mieux compris grâce aux exemples de réalisations qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble d'une ligne de production d'un matériau complexe conforme à l'invention, les figures la, lb, lc étant des vues agrandies des zones cerclées de cette figure 1; la figure 2 est une vue schématique, fortement agrandie, montrant la structure de la première nappe à base de fibres chimiques après traitement de consolidation et structuration du voile; la figure 3 est une vue agrandie schématique du complexe mixte réalisé conformément à l'invention et, la figure 4 est une vue schématique d'une variante d'une ligne de production d'un matériau conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention En se reportant aux schémas annexés et plus particulièrement aux figures la et l c, on réalise un non-tissé constitué d'un mélange de fibres élémentaires de nature différente de la manière suivante. Sur une ligne de production permettant de réaliser les différentes opérations en continu, on réalise par cardage ou autre technique similaire (zone référencée là la figure 1) un premier voile (10) à partir de fibres artificielles ou synthétiques. Ce voile (10) est ensuite amené à un ensemble de traitements (2) permettant de réaliser son liage au moyen de jets d'eau. Ce traitement de liage consiste, dans une première phase à consolider le voile par action d'une première série de jets d'eau (3) agissant sur l'une des faces dudit voile, celui-ci étant supporté par un tambour (4) comportant des micros perforations. Un tel ensemble de liage pouvant être réalisé conformément aux enseignements FR-A-2 730 246, et FR-A-2 734 285. Après consolidation, le voile (10) est transféré à un ensemble de traitement (5) constitué soit par un deuxième cylindre perforé (25) ou par un convoyeur ajouré permettant de réaliser une structuration de la nappe formée. Pour ce faire, le convoyeur o la surface du deuxième cylindre sont constitués par une toile grossière du type décrit dans le FR-A-2 741 895. A ce niveau, ainsi que cela ressort de la figure la, le voile fibreux (10) supporté par la toile grossière (11) est soumis à l'action de jets d'eau (12) qui ont une action telle que les fibres du voile (10) sont écartées des unes des autres par lesdits jets au point de croisement des brins de la toile (11), ce qui entraîne la formation d'un voile (10a) présentant une organisation tridimensionnelle des fibres avec des zones de densité variable o la structure d'un tel voile restructuré étant illustré par la figure 2, on peut donc dire qu'un tel voile présente des zones (22) à30 forte densité de fibres séparées les unes des autres par des zones (21) à faible densité de fibres. Le voile (10a) structuré est alors amené à un ensemble (6) permettant de distribuer à sa surface des fibres (14) d'une autre nature et plus particulièrement des fibres cellulosiques (bois). Un tel ensemble (6) permet de réaliser un dépôt desdites fibres par la technique dite de "nappage pneumatique", le voile (0la) (voir figure 2a) étant maintenu sur un tapis transporteur (13) soumis à une aspiration, les fibres naturelles, fibres de bois, plus particulièrement (14) étant projetées à la surface du 5 voile (10Oa) par l'intermédiaire d'un courant d'air. Sous l'effet de l'aspiration, lesdites fibres ont donc tendance à se déposer dans les zones présentant la porosité la plus élevée, c'est-à-dire dans la zone (21) de la figure (2) permettant de former un complexe tel qu'illustré à la figure 3 dans lequel les fibres naturelles fibres de bois - sont déposées entre les fibres artificielles et synthétiques.10 Le complexe (20a) ainsi réalisé est alors transféré à un ensemble (7) permettant de réaliser un traitement d'enchevêtrement par jets d'eau tel qu'illustré à la figure lc. Le non-tissé mixte obtenu est ensuite séché en (8) avant d'être enroulé de manière conventionnelle en (9). La figure 4 illustre une variante conforme à l'invention qui diffère de celle illustrée à la figure 1 par la manière dont est réalisée l'opération de structuration de la nappe après le premier traitement par jet de fluide en (4). En effet, dans un tel cas, l'opération de structuration par jets est effectuée en faisant agir les jets sur la même face que celle qui avait été préalablement traitée. Grâce à un tel procédé, on obtient des complexes mixtes dans lesquels il y a un excellente interpénétration des différents composants naturels, artificiels et synthétiques permettant d'éviter l'aspect double face des techniques antérieures. Exemple On réalise un produit conforme à l'invention de la manière suivante. Un voile de 30 g/m2 composé de 40 % de fibres de viscose de 38 mm et 1.7 dtex et de 60 % de fibres polyester de 38 mm et 1.7 dtex est produit sur une carde de type "random" à la vitesse de 110 m/min. Ce voile est introduit sur une unité de liage hydraulique "Jetlace 2000" par le biais d'un convoyeur de transport. Le voile est compacté entre ce convoyeur et un premier cylindre de liage revêtu d'une enveloppe micro perforée, les trous étant disposés de manière aléatoire tels que décrit dans le brevet français 2 734 285. Après compaction, le voile est pré-mouillé par l'intermédiaire d'une rampe située derrière le convoyeur de transport, juste après le point de compaction et disposée perpendiculairement à la génératrice du cylindre.10 Le voile ainsi compacté et mouillé est alors soumis à l'action de deux injecteurs hydrauliques projetant des jets d'eau de 120 microns de diamètre à des vitesses croissantes de 90 et 110 m/seconde les jets d'eau étant espacés les uns des autres de 1,2 mm.15 Le voile est alors introduit sur un convoyeur équipé d'une toile constituée de 8,7 fils par cm en polyester de 0,50 mm de diamètre dans le sens chaîne et de 9,4 fils/cm en acier inoxydable de 0,38 mm de diamètre dans le sens trame. Deux injecteurs hydrauliques sont disposés au-dessus de ce convoyeur. Ils projettent sur le voile des jets d'eau de 120 microns de diamètre à des vitesses de m/seconde, les jets étant espacés les uns des autres de 0,5 mm. Le voile est alors exprimé à l'aide d'une caisse aspirante reliée à un générateur de vide. Le produit à la sortie de ce convoyeur présente un aspect gaufré de type pyramidal avec des zones de densité de fibres différentes. Le voile est alors introduit sur une machine de nappage pneumatique, qui dépose 30 g/m2 de fibres de cellulose. Après dépôt de ces fibres, le voile est introduit sur un autre convoyeur au- dessus duquel sont disposés quatre injecteurs hydrauliques projetant des jets d'eau de 120 microns de diamètre espacés les uns des autres de 0,6 mm à des vitesses de 114 m/seconde. Le voile est alors exprimé par une caisse aspirante reliée à un générateur de vide puis séché par cylindre à air traversant à une température de 120 C puis enroulé. On constate que le produit ainsi obtenu présente une excellente homogénéité, très supérieure à celle d'un produit similaire "non structuré". Par ailleurs, le toucher du produit est excellent, il est difficile en particulier d'identifier les faces respectives (côtés synthétiques et cellulosiques) enfin la résistance à l'abrasion tant à l'état sec qu'à l'état humide est considérablement améliorée, ce qui se traduit par une absence de relargage des fibres naturelles. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la réalisation d'un non-tissé constitué d'un mélange de fibres élémentaires de nature différente qui consiste, en continu: - à réaliser par cardage (1) ou autre technique conventionnelle un premier voile (10) à partir de fibres chimiques; - à soumettre le voile (10) ainsi formé à un traitement de liage au moyen de jets d'eau, traitement consistant: dans une première phase: à consolider le voile (10) par action d'une première série de jets d'eau (3) agissant sur l'une de ses faces, le voile (10) étant supporté par un tambour (4) comportant des micros perforations; dans une seconde phase: à structurer le voile (10) ainsi consolidé au moyen d'un cylindre aspirant ou sur un convoyeur revêtus d'une toile grossière (13), par action d'une ou plusieurs série de jets d'eau (12); - à déposer à la surface de la nappe (10a) ainsi structurée des fibres naturelles (14) par nappage pneumatique (6); - à soumettre le complexe (20) ainsi formé à l'action d'une nouvelle série de jets d'eau (7) agissant sur la face recouverte de fibres naturelles; - à procéder à un traitement de séchage (8), puis à réceptionner le produit fini sous la forme d'un enroulement. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distribution des fibres cellulosiques (fibres de bois) (14) sur la surface du voile (10a) de fibres synthétiques est réalisée sur la face qui a été soumise à l'action des jets permettant25 la structuration de ladite nappe. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distribution des fibres cellulosiques (fibres de bois) (14) sur la surface du voile (10a) de fibres synthétiques est réalisée sur la face envers à celle qui a été soumise à l'action des30 jets permettant la structuration de ladite nappe. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement de structuration (5) est réalisé en faisant agir la deuxième série de jets (12) sur la même face du voile qui a reçu l'impact des jets (3) réalisant l'action de35 consolidation. l1 / Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractéris en ce que le traitement de structuration (5) est réalisé en faisant agir la deuxième série de jets sur la face opposée du voile à celle qui a reçu l'impact des jets réalisant l'action de consolidation. 6/ Non-tissé obtenu notamment par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, constitué d'un mélange de fibres de nature différente, caractérisé en ce qu'il se compose d'une nappe réalisée à partir de fibres chimiques (artificielles et/ou synthétiques) qui a reçu un traitement de liage et de réorientation des fibres au moyen de jets d'eau permettant d'avoir des zones alternées de porosité différente, des fibres naturelles, bois notamment, étant réparties de façon préférentielle à l'intérieur des zones de forte porosité et la cohésion de l'ensemble étant obtenue également par enchevêtrement grâce à l'action de jets d'eau.