Brevet FR3031756A1 — publié le 20160722

-1- PROCEDE D'IlVIPREGNATION DE SUPPORT FIBREUX POREUX AVEC UN 1VIATERIAU PULVERULENT, ET SUPPORT FIBREUX AINSI OBTENU DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rattache au domaine des matériaux textiles, et plus particulièrement des matériaux textiles poreux imprégnés de matériaux pulvérulents. Ces matériaux peuvent être utilisés dans de multiples applications en fonction du type de matériau fibreux utilisé, et de matériau pulvérulent associé. A titre d'exemple, on peut citer la réalisation de matériaux absorbants dans le domaine de l'hygiène, ou bien encore la réalisation de matériaux composites. L'invention concerne plus spécifiquement un procédé permettant d'améliorer l'efficacité 15 du procédé d'imprégnation, par un traitement spécifique du support fibreux. TECHNIQUES ANTERIEURES De manière générale, on connaît les supports fibreux poreux, qui sont destinés à être imprégnés d'un matériau pulvérulent en vue de réaliser un produit dans lequel le matériau 20 pulvérulent peut exprimer ses propriétés tout en étant facilement manipulable et conformable par le fait que le matériau pulvérulent est maintenu dans un support textile. De façon résumée, pour réaliser ce type de produit, on utilise un support fibreux relativement poreux, c'est-à-dire dans lequel les fibres sont suffisamment écartées pour 25 permettre la pénétration de grains du matériau pulvérulent. Ainsi, pour atteindre un taux d'emport de matériau pulvérulent élevé, on privilégiera l'emploi de mats de fibres ou de non-tissés à celui de structures tissées, souvent trop fermées. Ce support fibreux reçoit tout d'abord un dépôt d'un matériau pulvérulent qui 30 vient au contact de sa surface extérieure. Cet ensemble est ensuite traité par des moyens appropriés pour provoquer la pénétration du matériau pulvérulent à l'intérieur de la structure du support fibreux. Différentes techniques sont envisageables pour assurer cette pénétration comme par exemple l'utilisation d'un lit fluidisé ou encore l'exercice d'une -2- pression sur la couche du matériau pulvérulent, de manière à pousser le matériau pulvérulent à l'intérieur du support fibreux. Il est également possible de soumettre l'ensemble à des vibrations mécaniques et/ou ultrasonores, permettant aux grains du matériau pulvérulent de s'écouler à l'intérieur du support fibreux pour combler en tout ou partie les interstices entre fibres. Il est également possible comme l'a proposé le Demandeur de soumettre le support fibreux et le matériau pulvérulent à un champ électrique alternatif assurant la mise en mouvement du matériau pulvérulent, pour forcer les différents grains à pénétrer en profondeur dans le support fibreux. Bien que satisfaisantes, ces techniques peuvent présenter toutefois une limitation en ce qui concerne la quantité de matériau pulvérulent qu'il est souhaitable de faire pénétrer à l'intérieur du support fibreux. La localisation du matériau pulvérulent, et en particulier sa distribution en épaisseur peut également poser problème. En d'autres termes, lorsque le support arrive à saturation de matériau pulvérulent, il est difficile de faire pénétrer de la matière supplémentaire, et ainsi d'augmenter la quantité de matériau pulvérulent utilisable. Une solution pourrait consister à employer des matériaux fibreux très ouverts, avec des espaces relativement importants entre les fibres permettant d'augmenter la quantité de poudre imprégnable. Toutefois, cette solution n'est pas réellement satisfaisante, car une trop forte ouverture du réseau fibreux du support peut conduire à un mauvais maintien de la poudre au sein du réseau qui risque de traverser le support, et à une fragilisation globale du produit. Par ailleurs, les supports poreux textiles sont généralement stockés en rouleaux, de manière à faciliter le transport, et éviter de créer des plis sur la surface. Or, à cause de la tension lors de son enroulement, le support poreux a tendance à s'écraser et se compacter. Son épaisseur est donc diminuée, et par là-même la quantité de poudre susceptible de pénétrer le support. EXPOSE DE L'INVENTION Il existe donc un besoin d'augmenter la capacité du support fibreux destiné à recevoir le matériau pulvérulent. L'objectif de l'invention est d'augmenter cette capacité, sans limiter les propriétés mécaniques du support imprégné par le choix de matériaux trop ajourés, et -3- de façon plus générale sans modifier de façon importante les propriétés intrinsèques du support fibreux, qu'il s'agisse des propriétés électriques, acoustiques, de la capacité de diffusion, ou de drainage. Pour ce faire, il a été conçu un procédé d'imprégnation de support fibreux poreux avec un matériau pulvérulent, par lequel le matériau pulvérulent est mis en contact de ce support, puis mis en mouvement par rapport au support pour le faire pénétrer à l'intérieur du support. Conformément à l'invention, ce procédé se caractérise en ce que préalablement au dépôt du matériau pulvérulent, le support est exposé à une source de chaleur avec des conditions d'intensité et de temps d'exposition qui génèrent un gonflement graduel de son épaisseur. Autrement dit, l'invention consiste à réaliser une certaine ouverture du réseau fibreux au niveau de la surface destinée à accueillir la poudre, et ce sans trop diminuer les propriétés intrinsèques et notamment mécaniques du reste de la couche de support fibreux pour conserver notamment une bonne tenue mécanique. En d'autres termes, on augmente la capacité d'imprégnation de la portion superficielle, en diminuant la densité fibreuse du support sur la face recevant la poudre, tout en maintenant un réseau de fibres relativement fermé en profondeur, et en particulier sur la face opposée. Ce gradient de densité permet donc à la fois d'augmenter les capacités d'absorption de matériau pulvérulent tout en conservant des propriétés mécaniques globales très satisfaisantes. Avantageusement en pratique, il est possible que postérieurement à la pénétration du matériau pulvérulent, on traite le support pour empêcher la sortie ultérieure du matériau pulvérulent. En d'autres termes, on réalise une étape spécifique permettant de bloquer la poudre à l'intérieur du support. Cette étape peut inclure par exemple le dépôt d'une couche continue au-dessus du support, formée par exemple par un film associé au support fibreux et empêchant la sortie du matériau pulvérulent. Il peut également s'agir d'une couche d'un non-tissé collé sur la surface du support après imprégnation. A titre de variante, il est également possible d'assurer une étape de calandrage, permettant de fixer partiellement ou totalement le matériau pulvérulent à l'intérieur du support, quand l'un et/ou l'autre présente des propriétés thermofusibles. -4- En pratique, la source de chaleur à laquelle est exposé le support peut émettre de la chaleur soit par rayonnement, par exemple dans le cadre d'une rampe de sources infrarouge ou analogue, ou bien encore par convection, par exemple s'il s'agit d'une source d'air chaud soufflé, ou bien encore par conduction si le support est directement mis au contact d'une source chaude. En pratique, le support peut être exposé à une source de chaleur qui est positionnée en regard d'une seule des faces du support et à très préférentiellement en regard de la face 10 sur laquelle le matériau pulvérulent sera déposé. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est également possible qu'une fraction seulement de la surface du support soit exposée à la source de chaleur. En d'autres termes, on peut appliquer un écran partiel sur le support, pour qu'une partie de la surface 15 du support soit protégée de l'exposition à la source de chaleur, et que seule la surface exposée à la chaleur voit son épaisseur croitre graduellement. L'invention concerne donc également un support fibreux poreux, qui est imprégné d'un matériau pulvérulent, et qui se caractérise en ce que la densité en fibres du support est 20 variable d'au moins 50 % sur son épaisseur. En pratique, le support peut être réalisé à partir d'un matériau sensiblement homogène notamment monocouche, auquel cas la puissance d'émission et le temps d'exposition à la source de chaleur doivent être réglés pour assurer le gonflement graduel uniquement du 25 support. Il est également possible d'utiliser un support fibreux composé d'une pluralité de couches pouvant présenter des propriétés différentes de comportement à la chaleur. Dans ce cas, on privilégiera sur la face externe les couches qui présentent une plus forte capacité de 30 dilatation, pour permettre l'ouverture optimale du réseau fibreux. Dans ce cas, si les couches plus profondes présentent une moindre réactivité à la chaleur, on réduit la sensibilité du procédé à la puissance d'émission et à la durée d'exposition. -5- En d'autres termes, lorsque le support fibreux est multicouche, on privilégie en surface des couches plus sensibles à la chaleur. Les couches inférieures qui réagissent moins fortement à la chaleur autorisent une moins grande précision en ce qui concerne le temps d'exposition, sans risquer de diminuer trop fortement la densité globale du support. SOMMAIRE DES FIGURES La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 2 est une photographie d'un support poreux monocouche de l'art antérieur. La figure 3 est une image résultant du traitement numérique de la photo de la figure 2. La figure 4 est une vue analogue à la figure 2, pour un support poreux traité conformément à l'invention. La figure 5 est une image résultant d'un traitement numérique de la photo de la figure 4. Les figures 6 et 7 sont des vues respectivement analogues aux figures 2 et 3 d'une variante de support multicouche selon l'art antérieur. Les figures 8 et 9 sont des photographies du support de la figure 6, traités conformément à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE Comme déjà évoqué, l'invention concerne un procédé de traitement d'un support fibreux poreux en vue de son imprégnation avec un matériau pulvérulent. Ce procédé présente une étape particulière consistant à exposer le support fibreux à une source de chaleur avant la mise en contact avec le matériau pulvérulent, afin de diminuer la densité fibreuse sur la face accueillant le matériau pulvérulent. Un tel procédé peut être obtenu à partir de l'installation schématisée à la figure 1. Une telle installation 1 comporte un premier poste 2 à partir duquel est dévidé un rouleau 3 d'un support poreux 4. Ce support poreux 4 passe ensuite dans le poste 5 -6- comportant une source de chaleur 6. Dans l'exemple, cette source de chaleur est formée d'une rampe d'une source à infrarouge disposée en regard de la face supérieure 8 sur laquelle sera déposé le matériau pulvérulent. Bien entendu, différentes variantes de source de chaleur peuvent être utilisées, comme évoqué ci avant, et en particulier des rampes multiples de sources rayonnantes, ou bien encore une ou plusieurs sources d'un souffle d'air ou de gaz préalablement chauffé On peut prévoir d'installer des capteurs de rayonnement et/ou des capteurs de température permettant de détecter la température à proximité immédiate du support fibreux, de manière à réguler la puissance de la source de chaleur afin de maitriser la température d'exposition du matériau . Il est également possible que ces capteurs soient présents sur les deux faces du support, pour évaluer un gradient de température résultant du gradient de densité du support. A titre d'exemple, on peut ainsi employer comme capteur de température des pyromètres. La vitesse de défilement ainsi que la proximité et la puissance de rayonnement de la source de chaleur 6 sont réglées pour assurer une ouverture partielle du support fibreux, et non pas un gonflement homogène du support. Des capteurs de température ou de rayonnement 7 peuvent par exemple être présents pour ajuster la puissance de la source de chaleur et obtenir un traitement régulier du support. Bien entendu, l'installation à la figure 1 est décrite avec une alimentation continue du support fibreux à partir d'un rouleau continu, mais l'invention couvre également des variantes dans lesquelles les opérations sont réalisées séquentiellement, dans des conditions de traitement du support poreux analogue. Par la suite, le support fibreux 4 parvient au poste 10 au niveau duquel le matériau pulvérulent 12 est déposé par exemple à partir d'une trémie 11, pour former une couche 13 sur la face supérieure 8 du support. Bien évidemment, les formes alternatives de dépôt de poudre peuvent être employées, en fonction des applications choisies. Par la suite, le support 4 et la couche de matériau pulvérulent 13 pénètrent à l'intérieur du poste 15, au sein duquel a lieu la mise en mouvement de la poudre par rapport au support. Dans la forme illustrée, il peut s'agir d'une machine comportant deux électrodes 16, 17, entre lesquelles est appliqué un champ électrique alternatif susceptible de mettre en -7- déplacement la poudre. D'autres systèmes de mise en mouvement de la poudre peuvent être employés, en particulier ceux fonctionnant sur des principes purement mécaniques. A la sortie du poste 15, le support 4 et la poudre imprégnée passent au niveau d'un poste de finition 20. Ce poste comporte un rouleau 21 de film 22 qui est dévidé pour être associé à la face supérieure du support, par tout moyen approprié, et en particulier par solidarisation au niveau des lisières. L'ensemble est ensuite enroulé au niveau d'un poste 25 sur un rouleau de produit fini. Bien entendu, les opérations de finition du poste 20 peuvent être de nature différente, et inclure un calandrage ou tout autre opération permettant de bloquer la poudre à l'intérieur du support fibreux, où à tout le moins d'en limiter la sortie, voire le déplacement global à l'intérieur du support. Grace au procédé de l'invention, la quantité de poudre qui peut être introduite à l'intérieur du support fibreux est plus importante que dans l'art antérieur, et de manière générale toutes les situations dans lesquelles le support fibreux est utilisé tel quel. On peut également jouer sur la distribution de la poudre, et la granulométrie de la poudre introduite Ainsi, cette capacité d'imprégnation supérieure peut se mesurer par une appréciation de la densité du réseau fibreux, qui est variable en fonction de son épaisseur. Ainsi, comme on l'observe à la figure 2, un support qui n'a pas subi le traitement conformément à l'invention présente sur l'intégralité de son épaisseur une densité sensiblement constante. En pratique, pour mesurer cette densité, on peut utiliser des échantillons prélevés juste avant le dépôt de la poudre au niveau du poste 10. L'évaluation de la densité peut se faire soit par des mesures physiques consistant à découper en tranches le support fibreux, et ensuite réaliser une analyse de densité en rapportant le poids d'une fraction de couche rapportée à son épaisseur. Toutefois, il est également possible d'utiliser des méthodes de traitement d'images, dans lesquelles on mesure la quantité de fibres présente par unité de surface. -8- Ainsi, comme illustré à la figure 3, la photo de la figure 2 a été traitée par un logiciel de traitement d'images en ajustant le niveau de contraste et de lumière pour faire ressortir l'ensemble des fibres présentes sur l'image. Par une méthode de binarisation ou analogue, il est ainsi possible de rendre blanches les zones où les fibres sont présentes, et noires les 5 zones où les fibres sont absentes. Bien entendu, d'autres techniques que la binarisation basique peuvent être employées. Il est ensuite possible au moyen d'outils statistiques de mesurer dans une zone donnée, correspondant à un niveau d'épaisseur constant par rapport à la surface extérieure du support, la quantité de fibres, par mesure du rapport des quantités de zones blanches sur la surface totale dans lesquelles cette évaluation est 10 effectuée. Ainsi, à titre d'exemple, les figures 2 et 3 ont été traitées pour mesurer la densité selon deux demi-épaisseurs. La méthode indiquée ci avant montre que dans la zone de la figure 3, la fraction de volume ajouré, correspondant à la proportion des pixels noirs 15 rapportée à une demi-épaisseur 51 de l'échantillon 50, vaut environ 26 %. Une série de plusieurs mesures montre que cette valeur est donnée avec un écart-type de 5% environ soit 26±5%. La même mesure effectuée sur l'autre demi-épaisseur 52 correspondant à la face inférieure du support conduit à un résultat de l'ordre de 22%± 4%, proche de la densité de la demi-épaisseur supérieure. 20 A l'inverse, lorsque le support 60 subit comme illustré aux figures 4 et 5 un traitement spécifique destiné à gonfler une fraction de son épaisseur, les résultats sont nettement différents. Ainsi, la même méthode appliquée à deux surfaces de section du même support que celui illustré à la figure 2 conduit au résultat suivant. On utilise comme demi-couche 25 inférieure 62 une épaisseur équivalente à la demi-épaisseur de l'échantillon mesurée à la figure 2. L'épaisseur du demi-échantillon supérieur 61 est donc plus importante, du fait de la dilatation intervenue grâce au chauffage. Les mesures analogues effectuées sur l'image de la figure 5 donnent pour la partie supérieure 61 une fraction de volume ajouré de l'ordre de 60±4%, sensiblement le double de celle du même support n'ayant pas subi le 30 traitement caractéristique. Parallèlement, la densité équivalente au niveau de la demi-épaisseur inférieure 62 est de l'ordre de 29±4%. En pratique, les photos ont étés réalisées sur des supports fibreux de type non-tissés thermoliés à base de fibres de polypropylène et polyéthylène, et d'une masse surfacique -9- de l'ordre de l'ordre de 50 g/m2 L'échantillon a subi un traitement de chauffage par exposition à un four infrarouge générant une température sur le support de l'ordre de 120°C, pendant une durée de 5 secondes environ. La même opération peut être réalisée comme illustré aux figures 6 à 9 sur des supports multicouche, composés par l'empilement de couches de matériaux à propriétés distinctes. Ainsi, comme illustré à la figure 6, le support 70 qui n'a pas subi de traitement conforme à l'invention présente trois zones caractéristiques, à savoir une zone centrale dense 72, séparant une zone inférieure 73 et une zone supérieure 71. L'analyse d'image effectuée sur la figure 7 donne pour densité de porosités une valeur de l'ordre de 35±6% pour la demi-épaisseur supérieure 71, de 0,3±0,1%, pour la couche intermédiaire 72, et 11±1% pour la demi-épaisseur inférieure 73, séparées par les lignes 74, 75 à la figure 7. Lorsque le même support 80 subit le procédé conforme à l'invention, par exemple en l'exposant à l'air chaud d'un pistolet thermique permettant d'atteindre 90°C en 5s de traitement, la demi-épaisseur supérieure 81 a tendance à se dilater. L'analyse d'image de la figure 9 montre que la densité en porosités de la demi-épaisseur supérieure 81 monte à 85±4%, tandis que les densités de la couche intermédiaire 82 et de demi-épaisseur inférieure 83 passent typiquement à 5,5 %±1% et 13±3%. On note ainsi que la capacité d'absorption de la demi-épaisseur supérieure 81 est quasiment triplée, ce qui permet de réaliser des produits finis intégrant une quantité plus élevée de matériau pulvérulent. En pratique, le support illustré aux figures 6 à 9 est un non-tissé multicouches thermoliées composé de fibres polyester et de fibres bicomposantes polyester/co-polyester de 25 grammage total de 120g/m2. Il ressort de ce qui précède que grâce au procédé conforme à l'invention, et le support imprégné obtenu présente une capacité d'imprégnation largement supérieure aux solutions connues, permettant ainsi d'intégrer des principes actifs fonctionnels en quantité 30 bien plus élevée en fonction des applications souhaitées. Il permet également l'emploi de poudre de plus forte granulométrie REVENDICATIONS1/ Procédé d'imprégnation d'un support fibreux poreux (4) avec un matériau pulvérulent (12), par lequel le matériau pulvérulent (12) est mis au contact dudit support (4), puis mis en mouvement par rapport au dit support pour le faire pénétrer dans ledit support, caractérisé en ce que préalablement à la mise au contact du matériau pulvérulent avec le support, le support (4) est exposé à une source de chaleur (6) avec des conditions d'intensité et de temps d'exposition générant un gonflement graduel de son épaisseur. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est exposé à une source de chaleur positionnée en regard d'une seule des faces du support. 3/ Procédé selon la revendication 2, dans lequel la source de chaleur est disposée en regard de la face du support au contact de laquelle vient la poudre. 4/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que postérieurement à la pénétration du matériau pulvérulent, on traite le support pour empêcher la sortie du matériau pulvérulent. 5/ Procédé selon la revendication 4 dans lequel le post-traitement inclut le dépôt d'une couche (22) au-dessus du support. 6/ Procédé selon la revendication 5 dans lequel le post-traitement inclut une étape de calandrage. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une fraction seulement de la surface du support est exposée à la source de chaleur. 8/ Support fibreux poreux, imprégné d'un matériau pulvérulent, caractérisé en ce que la densité en fibres du support est variable d'au moins 50% sur son épaisseur. 9/ Support selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il est composé d'un empilement de couches élémentaires à base de matériaux distincts.