Brevet FR2803604A1 — publié le 20010713

PROCEDE POUR LA REALISATION D'UN MATERIAU NON TISSE COMPLEXE ET NOUVEAU TYPE DE MATERIAU AINSI OBTENU. Do aine Technique Depuis des décennies, il a été proposé de remplacer des nappes textiles traditionnelles (tissu, tricot) par des structures dites non-tissées . D'une manière générale, de telles structures non-tissées peuvent classées en trois grandes catégories, résultant de leur processus même de fabrication, à savoir les non-tissés dits par voie sèche formés par cardage et/ou voie aéraulique, cette dernière technique étant couramment désignées par expression technique airlaid , les non-tissés obtenus par voie fondue , technique couramment désignée par l'expression spunbond , et la technique dite par voie humide , dérivée des techniques papetières. Par ailleurs, il est connu depuis fort longtemps, qu'il est possible 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 nature différente, par exemple des fibres naturelles, artificielles ou synthétiques. L'invention vise un nouveau procédé permettant de réaliser tel type d'article non-tissé constitué d'un mélange de fibres de nature différente et qui, dans la suite de la description, sera désigné par l'expression non-tissé mixte ou -tissé composite . Techniques antérieures De très nombreuses propositions ont été faites à ce jour pour réaliser des non tissés mixtes ou composites en associant entre eux des voiles de fibres artificielles ou synthétiques et un voile de fibres cellulosiques. L'association des différents constituants entre eux peut être réalisée de différentes manières, par exemple au moyen de liants, aiguilletage mécanique ou enchevêtrement hydraulique, cette dernière technique, connue depuis fort longtemps, étant décrite notamment dans le brevet US 3 508 308. Ce document décrit notamment la réalisation de nappes mixtes réalisées par la technique airlaid par mélange intime de fibres, par exemple un mélange de fibres synthétiques (polyester ou acrylique) et de fibres de rayonne (voir exemples 10 et 11). Il décrit également (voir exemples 12 et 13), la réalisation de complexes comportant une couche centrale constituée de filaments continus et de deux couches extérieures à base de fibres, polyester notamment, distribuées par voie aéraulique, les différentes couches étant liées entre elles action de jets de fluide. Il a également été proposé, comme cela ressort de l'EP 423 619, de réaliser tissus absorbants par association, toujours au moyen de jets d'eau, d'une nappe constituée de filaments continus et d'une nappe constituée d'un mélange de fibres cellulosiques, fibres de bois notamment. Enfin, il est connu de réaliser des non-tissés en prenant en sandwich nappe de fibres entre deux voiles de filaments continus déjà consolidés par calandrage à chaud, la liaison finale des différentes couches étant également assurée par l'action de i ets d'eau. Cette dernière technique de mise en oeuvre relativement simple présente de nombreux inconvénients majeurs, à savoir 1 le fait que les voiles de filaments continus (spunbond) soient déjà consolidés par un traitement thermique de calandrage interdit un mélange intime de ces filaments avec les fibres de bois du voile déposé par voie aéraulique, ce qui diminue les capacités d'absorption du complexe et également conduit à l'obtention d'un produit rêche manquant de souplesse ; 1 par ailleurs, il est nécessaire, pour assurer une cohésion satisfaisante entre les couches et éviter le délaminage du complexe, d'utiliser lors de la phase de consolidation par jets d'eau des vitesses de fluide très importante, car les points de calandrage des voiles spunbond empêchent toute mobilité des filaments synthétiques ; ces vitesses élevées des jets d'eau engendrent surcoût de consommation d'énergie ainsi qu'une perte accrue de fibres cellulosiques ; 1 les points de liaison entre les filaments obtenus par calandrage peuvent représenter jusqu'à 20 à 25 % de la surface des voiles à base de filaments continus et constituent donc autant d'obstacles au passage des jets d'eau enfin, le fait que les filaments continus des voiles ne soient pas mobiles confere une rigidité importante au matériau qui perd ses propriétés textiles et ressemble davantage à un papier qu'à un véritable textile. Exposé de l'invention Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un proce perfectionné qui permet de réaliser en continu des non-tissés mixtes parfaitement liés, présentant des caractéristiques mécaniques élevées tout en conservant l'aspect, le toucher et la souplesse d'un textile conventionnel, tel qu'un tissu. La résolution d'un tel problème est obtenue par la combinaison, d'une manière bien précise, de techniques antérieures mises en pauvre en continu et dans les conditions bien précises, à savoir _ les techniques de réalisation de nappes non-tissées réalisées à partir fibres courtes dont la répartition est obtenue par voie aéraulique (technique airlaid) _ les techniques de réalisation de nappes obtenues par filature directe (spunbond) et, _ la consolidation du complexe formé par l'action de jets d'eau. D'une manière générale, le procédé conforme à l'invention consiste à réaliser en continu un complexe dans lequel on interpose en sandwich entre deux voiles filaments continus, un voile fibreux à base de fibres cellulosiques, procédé qui consiste * à réaliser un premier voile de filaments continus, le faisceau de filaments continus extrudés et étirés étant réceptionné sur un tapis transporteur mobile sous la forme d'une nappe non liée ; à déposer sur ce voile, par voie aéraulique, un second voile de fibres cellulosiques ; 1 à déposer sur le voile fibreux un deuxième voile de filaments continus non liés ; 1 à transférer le complexe formé sur une installation de liage par jets d'eau et à consolider l'ensemble par enchevêtrement hydraulique et ; à sécher le non-tissé mixte produit puis à le réceptionner, par exemple sous la forme d'un enroulement. Selon forme de réalisation préférentielle de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, les fibres cellulosiques entrant dans la réalisation du complexe sont des fibres de bois et leur dépôt est réalisé par nappage pneumatique. Par ailleurs, s'il peut être envisagé de ne réaliser qu'un seul traitement de liage jet d'eau, le complexe formé est de préférence soumis à deux traitements successifs agissant contre les deux faces opposées du complexe. invention concerne également un nouveau type de produit non-tissé obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel non-tissé mixte, qui est donc constitué d'un mélange de fibres de nature différente, se caractérise en ce qu'il se compose d'une couche de fibres naturelles, bois notamment, emprisonnée entre deux nappes tissées constituées de filaments, extrudés et étirés, à base de matière synthétique, la cohésion des différentes couches étant obtenue par enchevêtrement grâce à l'action de jets d'eau. Description sommaire des dessins invention et les avantages qui en ressortent seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation qui suivent, donnés ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui sont illustrés 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 réalisé conformément au procédé selon l'invention ; _ les figures 1 a, l b, l c et 1 d sont des vues agrandies des zones cerclées de cette figure 1. Manière de réaliser l'invention une ligne de production, telle qu'illustrée à la figure 1, on réalise, en continu, un non-tissé composite. Pour ce faire, on réalise; au moyen d'une unité de production, désignée par la référence générale (1), par fusion, filage et étirage, un premier voile (2) de filaments continus, filaments qui sont déposés et répartis sur un tapis transporteur mobile (3). 5 Eventuellement, immédiatement après formation, ce premier voile (2) peut être soumis ' un compactage au moyen d'un cylindre presseur ou par action jets provenant d'une rampe d'injecteurs hydrauliques. Les filaments continus de ce premier voile (2) peuvent être à base polymère constitué de polypropylène, de polyester ou d'autres matières synthétiques tel que polyéthylène, polyamide, cette liste n'étant pas limitative. Les filaments continus peuvent éventuellement être constitués de filaments dits bicomponent , tels que ceux obtenus par coextrusion de polypropylène et de polyéthylène. Le voile de filaments (2) continus non liés, est ensuite transféré sous une unité, désignée par la référence générale (4), qui, par voie aéraulique, permet de déposer à surface de la première nappe (2) des fibres discontinues (4), d'une autre nature et plus particulièrement des fibres cellulosiques, bois notamment. Les fibres cellulosiques sont déposées à la surface du premier voile (2) par l'intermédiaire d'un courant d'air. De préférence, le voile de filaments ( ) est maintenu le tapis transporteur (3) au moyen d'une aspiration (5). Par suite sous l'effet de l'aspiration, lesdites fibres (4) sont déposées préférentiellement entre les filaments non liés du voile (2), permettant ainsi une excellente intégration des deux constituants. Le complexe (2,4) qui est toujours maintenu supporté par le tapis transporteur (3), est ensuite amené en dessous d'une seconde zone de formation (6) d'un second voile de filaments continus (7), également synthétiques, de même nature ou de nature différente que ceux du premier voile (2). Un rouleau presseur (8) est de préférence disposé après cette zone de dépôt du voile (7), et permet d'assurer un compactage de l'ensemble en vue de son transfert sur l'installation d'hydroliage, désignée par la référence générale (9), qui suit la ligne de production. Eventuellement, cette opération de compactage pourrait être réalisée au moyen d'une rampe d'injecteurs hydrauliques. Le complexe est ensuite introduit dans la zone d'hydroliage (9) sur un convoyeur (10) sur lequel sont effectuées successivement les opérations de compactage et prémouillage de l'ensemble par l'intermédiaire d'un convoyeur supérieur 1) tangent au convoyeur inférieur (10), et à l'intérieur duquel disposé un injecteur hydraulique (12). Après compactage et prémouillage, le complexe est soumis à l'action d'une succession de jets d'eau (13) délivrés par plusieurs injecteurs hydrauliques disposés série. Ces jets d'eau (13) consolident l'ensemble constitué par les différentes couches du complexe et confèrent une bonne résistance à l'abrasion de la couche supérieure. La structure ainsi traitée est ensuite transférée, par retournement, sur cylindre (14), ou sur un autre convoyeur, associé à plusieurs injecteurs (15) qui délivrent également des jets d'eau sur l'autre face du complexe, renforçant ainsi la consolidation de l'ensemble des couches, tout en conférant une bonne résistance à l'abrasion de la couche située en regard des jets. Le complexe ainsi obtenu est ensuite transféré sur un convoyeur d'exprimage (16) sur lequel il est exprimé à l'aide d'une caisse aspirante reliée à un générateur de vide. Il est ensuite séché au moyen d'un cylindre (17) à air traversant puis réceptionné de manière conventionnelle, par exemple sous la forme d'un enroulement (18). Exemple On réalise un produit conforme à l'invention de la manière suivante. Un voile de filaments continu (2), pesant 15 g/m2 est produit sur une installation commercialisée par le Demandeur sous la dénomination spunjet , qui permet de réaliser une nappe non-tissée par extrusion, étirage et répartition de filaments continus. Dans cet exemple de réalisation, comme polymère, on extrude du polypropylène tel que celui commercialisé par la Société AMOCO sous la référence 100 ZA 35. Le voile formé est constitué de 7000 filaments par mètre de largeur et est produit à une vitesse de 250 mètres par minute. Le diamètre des filaments après étirage est d'environ 15 microns. Une aspiration située en regard de la fente d'étirage (20) permet de contrôler précisément dépôt du filament et sa régularité sur le tapis transporteur (3). Au dessus du même convoyeur (3), est disposé un ensemble (4) permettant de distribuer voie aéraulique des fibres discontinues sur la nappe (2) préalablement formée. Un ensemble de distribution de fibres peut être constitué par une installation conventionnelle telle que celle commercialisée par Société M & J. Dans exemple concret, on dépose sur le voile de filaments continus (2) 35 g/m2 de fibres cellulosiques, et plus particulièrement fibres de bois, commercialisées par la Société KORSNAES, ces fibres de bois d'une longueur de l'ordre de 3 mm, étant couramment désignées par l'expression pâte fluff . Une caisse aspirante (5) est disposée sous le convoyeur sous toute la surface de la tête aéraulique de distribution (4). Cette tête aspirante (5) est reliée à un générateur de vide qui permet de répartir uniformément les fibres de bois tout en préservant l'homogénéité du voile de filaments continus (2). Un rouleau presseur (non représenté), dont la vitesse est synchronisée avec ledit tapis (3), compacte l'ensemble ainsi formé. Après compactage, on dépose à la surface du complexe un deuxième voile de filaments continus, pesant 15 g/m2, de même nature que le premier voile (2). Ce voile peut être formé soit sur un même convoyeur (3), soit sur un convoyeur indépendant. Ce voile (7) est donc réparti sur la couche de fibres cellulosiques (4). De préférence, le transfert est réalisé d'une manière positive en utilisant une caisse aspirante (5a) disposée sous le convoyeur principal en regard du point de transfert. La structure obtenue, qui pèse 65 g/m2, est éventuellement compactée au moyen d'un cylindre Ce compactage peut éventuellement être réalisé au moyen d'une rampe additionnelle d'injecteurs hydrauliques. Le complexe est ensuite transféré sur le convoyeur (10) de l'unité de liage hydraulique (9). Une telle unité liage comprend un convoyeur principal (10) au dessus duquel est disposé un convoyeur supérieur (11), tangent à celui-ci, et à l'intérieur duquel est disposé injecteur hydraulique (12), délivrant 4000 jets d'eau par mètre, ces jets ayant diamètre de 130 microns et une vitesse de 34 mètres par seconde. Le sandwich ainsi compacté et mouillé est traité sur sa face supérieure par six injecteurs (13) hydrauliques, disposés en série qui projettent des jets d'eau de 120 microns de diamètre espacés les uns des autres de 0,6 mm à des vitesses respectives de 110, 125, 140, 140, 140,140 m/seconde. Le complexe traite est alors transféré par retournement sur un cylindre (14) autour duquel sont disposés quatre injecteurs hydrauliques (15) qui projettent des jets d'eau de 120 microns de diamètre espacés les uns des autres de 0,6 mm à des vitesses respectives de , 140, 140, 140 m/seconde. Le complexe ainsi consolidé est transféré sur un convoyeur d' exprimage (16) sur lequel il est exprime une caisse aspirante dans laquelle règne un vide de 400 mbars. Puis l'ensemble est séché à une température de 120 C par un cylindre (17) à air traversant, puis réceptionné en (18). En sortie de la ligne de production, on constate que le produit obtenu pèse environ 60 g/mz, présente une excellente homogénéité, un bon toucher une grande souplesse une excellente résistance à l'abrasion aussi bien à l'état qu'à l'état humide. Sa capacité d'absorption d'eau est importante, de l'ordre de 850 Une telle capacité d'absorption d'eau est comparable à des non tissés mixtes constitués fibres discontinues et qui ont été réalisées par cardage. En revanche, la résistance à l'abrasion tant à l'état sec qu'à état humide, ainsi que caractéristiques mécaniques, sont très supérieures. Un tel produit est parfaitement adapté à des applications diverses, tels que produits d'essuyage industriel ou domestique, lingettes imprégnées, casaques et champs de bloc opératoire, de telles applications étant données à titre indicatif mais non limitatif. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la réalisation d'un matériau non-tissé complexe qui consiste à réaliser en continu, un complexe dans lequel on interpose en sandwich entre deux voiles de filaments continus (2,7), un voile fibreux à base de fibres cellulosiques (4) et qui consiste à réaliser un premier voile de filaments continus (2), le faisceau de filaments continus extrudés et étirés étant réceptionné sur un tapis transporteur (3) mobile sous la forme d'une nappe non liée ; à déposer sur ce voile (2), par voie aéraulique, un second voile de fibres cellulosiques (4) ; 1 à déposer sur le voile fibreux (4) un deuxième voile (7) de filaments continus non liés ; 1 à transférer le complexe ainsi formé sur une installation (9) de liage par jets d'eau et à consolider l'ensemble par enchevêtrement hydraulique et ; à sécher le non-tissé mixte produit puis à le réceptionner, par exemple sous la forme d'un enroulement (18). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques (4) entrant dans la réalisation du complexe sont des fibres de bois. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé ce que l'on soumet le complexe à deux traitements de liage successifs par jets d'eau agissant contre les deux faces opposées dudit complexe. 4/ Non-tissé mixte obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il se compose d'une couche de fibres naturelles (4), bois notamment, emprisonnée entre deux nappes -tissées (2,7) constituées de filaments continus, extrudés et étirés, à base de matière synthétique, la cohésion des différentes couches étant obtenue par enchevêtrement grâce à l'action de jets d'eau.