De nos jours, de très nombreux produits à usage domestique, vestimentaire, hygiénique, médical, industriel... à base de matières fibreuses, sont réalisés à partir de structures textiles dites "nontissées".
Parmi ces articles, outre des matériaux d'essuyage se présentant sous la forme de feuilles relativement fines, comparables à du papier, mais ayant de très grandes propriétés d'absorption, il a été proposé de réaliser de véritables substituts d'éponge dont les dimensions (longueur, largeur et surtout épaisseur), peuvent varier dans de grandes limites en fonction de l'usage envisagé. A titre indicatif, l'épaisseur peut être de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres lorsque l'on réalise un "torchon" d'essuyage pour atteindre un centimètre voire même plus pour des articles du type "éponge", le grammage pouvant, quant à lui, varier de 30 g/m2 à 200 g/m2, voire même plus.
Pour réaliser ces articles, on utilise l'une des trois techniques d'obtention de nontissés, à savoir soit la technique dite "par voie sèche" qui consiste à réaliser un voile de fibres par voie mécanique ou aérodynamique, en utilisant des machines textiles conventionnelles telles qu'ouvreuses, cardes..., soit la technique dite "par voie humide", technique dérivée de la fabrication conventionnelle du papier, qui consiste à réaliser une suspension de fibres que l'on réceptionne sous forme d'une feuille, soit la technique dite "par voie fondue" consistant à réaliser une nappe de filaments continus synthétiques orientés au hasard les uns par rapport aux autres, et ce directement à la sortie des filières d'extrusion desdits filaments.
Il a été proposé depuis fort longtemps d'utiliser ces technologies pour réaliser des articles multicouches, de manière à avoir des propriétés différentes sur les deux côtés de la feuille formée, par exemple une face imprimable ou imperméable et l'autre face fibreuse, ou une face imperméable et une autre face ayant un grand pouvoir d'absorption.
La présente invention a trait à un nouveau type de complexe non tissé absorbant constitué d'au moins deux nappes fibreuses superposées, liées entre elles par interpénétration des fibres dans le sens de l'épaisseur caracterisé en ce que :
Les documents EP-A-0333211 et EP-A-0577156, dont le contenu est identique décrivent un procédé de fabrication d'un matériau non tissé résultant de l'entrelacement des fibres synthétiques d'une première couche, avec des fibres d'une seconde couche. Selon ces documents, le complexe obtenu peut être soumis à un traitement de liaison thermique permettant d'augmenter la dureté ou la résistance des matériaux pour liaison des fibres synthétiques entre elles sans pour autant que leur structure soit détériorée.
Le complex obtenu étant soumis à un traitement permettant de fusioner les extrémités libres des fibres synthétiques de la première nappe rendant cette dernière abrasive par la formation de goutelettes a l'endroit de la fusion.
La manière dont sont associées les nappes élémentaires sera fonction de la nature desdites nappes.
A titre indicatif mais non limitatif, cette association pourra, par exemple, être réalisée de la manière suivante :
Avantageusement et en pratique, conformément à l'invention :
Les grammages respectifs des deux couches sont adaptés en fonction des applications, ces grammages pouvant aller de 15 à 200 g/m2 pour la seconde nappe et de 10 à 70 g/m2 pour la première nappe.
L'invention concerne également un procédé permettant la réalisation d'un tel produit, ledit procédé consistant à réaliser deux couches de fibres élémentaires, les deux couches étant liées entre elles en aval de la zone de formation par un traitement d'aiguilletage par jet de fluide agissant au moins contre la surface de la nappe comportant les fibres thermofusibles destinées à constituer la face "grattante" de l'article complexe formé.
Le complexe non tissé formé étant ensuite séché et recevant un traitement thermique complémentaire permettant la fusion partielle des extrémités des fibres chimiques de la première couche qui restent liées au complexe non tissé de base.
Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, on peut utiliser par exemple une machine conventionnelle pour l'obtention d'un non tissé par voie humide, par exemple une machine du type Hydroformer de la Société VOITH, à la sortie de laquelle est disposé un ensemble de liage hydraulique, également de type connu, par exemple une machine de traitement par jets-aiguilles d'eau sous pression du type "Jet Lace" de la Société ICBT-PERFOJET, cette machine étant réglée pour que les jets agissent préférentiellement sur la face du matériau multicouches constituée par la nappe qui comporte les fibres synthétiques thermofusibles, ce qui permet de réorienter lesdites fibres dans le sens Z de la feuille et en quelque sorte de les "ficher" à l'intérieur de cette dernière.
Lorsque les deux couches élémentaires sont réalisées par voie humide, leur association est obtenue sur la toile d'égouttage avant traitement par jets de fluide.
Il peut également être envisagé de réaliser la seconde couche par voie sèche, l'association étant réalisée à la sortie de la formation de cette couche en rapportant à sa surface, du côté où va s'exercer l'action des jets de fluide d'entrelaçage, le premier voile réalisé par voie humide ou par voie sèche. Dans un tel cas, les deux couches superposées sont de préférence réhumidifiées avant de les soumettre à l'action des jets d'enchevêtrement.
Après réalisation, le complexe non tissé formé est séché puis éventuellement imprégné de liants chimiques de base acrylique (éventuellement copolymérisé), éthylène-vinyle-acétate, polyuréthane.... ainsi que divers adjuvants permettant de renforcer des propriétés spécifiques telles que l'hydrophilie, la souplesse.
Après séchage, on réalise, de préférence sur la même machine, un traitement thermique permettant de provoquer la fusion partielle des extrémités des fibres chimiques de la couche supérieure qui restent liées au complexe nontissé de base, les extrémités fondues augmentant et magnifiant l'effet de rugosité.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif.
Ces exemples sont réalisés sur une machine papetière conventionnelle du type Hydroformer VOÏTH, adaptée pour comporter deux arrivées de suspension distinctes et permettant donc de produire une feuille multicouches.
A la sortie de cette machine, est disposée une installation d'entrelaçage par jets de fluide commercialisée par la Société ICBT-PERFOJET sous la dénomination JET-LACE, cette machine comportant quatre rangées d'injecteurs permettant de soumettre le complexe à l'action de jets/aiguilles obtenus à partir d'eau sous pression comprise entre 10 bars et 125 bars. Le nombre de jets/aiguilles par mètre de largeur de chaque rangée peut varier de 800 à 1700 et est avantageusement de l'ordre de 1000, le diamètre de chaque orifice d'injecteur étant en général compris entre 100 et 140 microns, mais pouvant éventuellement atteindre une valeur de 300 microns.
Sur une machine papetière du type précité, on réalise un complexe non tissé conforme à l'invention à partir de deux suspensions fibreuses ayant les compositions suivantes :
Les deux nappes sont superposées de telle sorte que la nappe comportant les fibres de polypropylène se trouvent à la partie supérieure et, avant séchage, le complexe est soumis à une action d'enchevêtrement par jets d'eau, les quatre séries successives de jets étant obtenues à partir d'eau sous pression croissante allant de 23 bars pour la première, 27 bars pour la seconde, 55 bars pour la troisième et également 55 bars pour la quatrième.
L'action des jets d'eau modifie la position initiale des fibres fusibles et raides qui, à l'origine, sont situées parfaitement dans le plan de la feuille, lesdites fibres étant ré-orientées selon l'axe Z de ladite feuille et leur extrémité se relevant sous l'effet des noeuds d'enchevêtrement, voire même pour les fibres les plus longues formant des bouclettes entre les noeuds d'enchevêtrement.
Le complexe est ensuite séché et est soumis à un traitement thermique à l'intérieur d'un tunnel porté à 400°C (la température de brûleur dans le cas où les fibres fusionnées sont de type polypropylène). Ce traitement thermique entraîne une fusion partielle des fibres de polypropylène apparentes sur la surface de la nappe rendant cette dernière abrasive par formation de gouttelettes à l'endroit de la fusion. Bien que la température efficace à l'intérieur du four soit de 190°C, c'est-à-dire supérieure au point de fusion du polypropylène, la vitesse de passage de la nappe à l'intérieur du four est telle que les fibres ne fondent que partiellement, les autres fibres synthétiques (hors les éventuelles fibres liantes) entrant dans la composition du complexe n'étant quant à elles pas affectées par ce traitement thermique, permettant donc de conserver la souplesse de l'article. A titre indicatif, la vitesse de passage de la nappe à l'intérieur du four est de l'ordre de 90 m/min, le dit four ayant une longueur "efficace" de six mètres, le nontissé étant préalablement préchauffé à une température de 140°C.
Bien entendu, ces valeurs concernant la température et la vitesse ne sont pas limitatives étant donné qu'une vitesse supérieure peut être compensée par une longueur utile du four plus longue, ou une température plus élevée et qu'un autre type de fibres nécessitera une adaptation des températures sélectionnées.
En sortie de machine, on obtient une feuille pesant 40 g/m2 comportant une face souple et absorbante et dont l'autre face présente des propriétés abrasives constituées par les extrémités apparentes des fibres de polypropylène.
Il convient de noter que le choix des fibres de polyoléfines pour constituer la face apparente grattante de l'article, facilite l'obtention de cette dernière car lors de la mise en suspension pour former la nappe, les dites fibres ayant une densité inférieure à 1 restent en surface lors de la conformation par voie humide.
En fonction des applications souhaitées, cette feuille peut être utilisée soit telle que soit recevoir un traitement complémentaire en ligne avec un liant, dans le cas présent une émulsion de polymère acrylique/acétate de vinyle déposée à raison de 10 g/m2.
Les caractéristiques et propriétés des nappes obtenues sont regroupées dans le tableau ci-dessous.
| SANS IMPREGNATION | AVEC IMPREGNATION | |
| Grammage (g/m2) | 40,3 | 50,7 |
| Epaisseur (microns sous 100 kPa) | 268 | 261 |
| Perméabilité(L/m2/S sous 196 Pa) | 1335 | 1103 |
| Rupture sens long (N/M) | 470 | 1439 |
| Rupture travers (N/M) | 170 | 470 |
| Allongement sens long (%) | 2,5 | 12,3 |
| Allongement travers (%) | 5,5 | 30,0 |
| Rupture humide sens (N/M) | 109 | 952 |
| Rupture humide travers (N/M) | 48 | 286 |
| Déchirure sens long (cN) | 118 | 525 |
| Déchirure travers (cN) | 198 | 1152 |
| Rigidité sens long (cN Handle O meter) | 45 | 80 |
| Rigidité travers (cN Handle O meter) | 17 | 27 |
| Capacité d'absosrption (%) | 693 | 477 |
Les mesures des caractéristiques des produits sont effectuées dans les conditions suivantes.
distance entre machoirs : 127 mm
vitesse de traction : 25,4 mm/min
distance entre machoirs : 127 mm vitesse de traction : 25,4 mm/min détection à 75 % de la rupture maximum
Il ressort des exemples qui précédent que le produit non imprégné présente une plus grande capacité d'absorption, est beaucoup plus souple, et a en revanche des caractéristiques mécaniques relativement basses qui, le cas échéant, pourraient être compensées par l'introduction d'un certain pourcentage de fibres thermoliantes, comme indiqué précédemment.
De tels produits sont particulièrement adaptés pour réaliser des produits d'essuyage semi-décapants ou très absorbants, mais pourraient également être utilisés dans d'autres domaines, par exemple dans le domaine agro-alimentaire, pour les milieux solvants, les paillasses de laboratoires.. .
Le même produit imprégné au moyen d'un liant polymère est, quant à lui, particulièrement adapté pour réaliser :
On réalise un matériau complexe conforme à l'invention en combinant d'une part un nontissé obtenu par voie humide, et d'autre part, un nontissé obtenu par voie sèche.
Le nontissé obtenu par voie humide, réalisé sur la même machine que l'exemple précédent, ne comporte qu'un seul jet, formant dans le produit final environ 50 % de la masse totale des fibres.
Cette nappe est obtenue à partir d'une suspension fibreuse comportant :
Cette première nappe est rapportée, avant traitement par l'ensemble de jets de fluide sur un voile de carde, constituant 50 % du poids total de fibres, voile de carde constitué de fibres polyester ayant un titre de 1,7 dtex, frisées, et une coupe 38 mm. Ce voile de carde est de préférence préalablement légèrement enchevêtré par jets d'eau pour assurer sa cohésion et faciliter sa manipulation.
Le voile de carde est situé en dessous du voile réalisé par voie humide, l'ensemble étant réhumidifié avant d'être soumis à l'action des jets d'enchevêtrement réalisés de la même manière que dans l'exemple 1.
Après réalisation du complexe, le produit est, comme dans l'exemple précédent, soumis à un traitement thermique entraînant une fusion partielle des fibres de polypropylène, rendant la surface où elles sont présentes abrasive.
On obtient un produit complexe dont les caractéristiques sont regroupées dans le tableau ci-dessous.
| Grammage | 68,4 g/m2 |
| Epaisseur | 255 microns sous 100 kPa |
| Perméabilité | 1160 L/m2/S sous 196 Pa |
| Rupture sens long | 1920 N/M |
| Rupture travers | 690 N/M |
| Allongement sens long | 29 % |
| Allongement travers | 30 % |
| Rupture humide sens long | 1600 N/M |
| Rupture humide travers | 550 N/M |
| Déchirure sens long | 1330 cN |
| Déchirure travers | 2810 cN |
| Rigidité sens long | 31 cN (Handle-O-Meter) |
| Rigidité travers | 5 cN (" " " ) |
| Capacité d'absorption | 402 % |
Un tel produit qui comporte une face souple constituée par les fibres de polyester et une face rugueuse, est particulièrement adapté pour être utilisé comme matériaux d'essuyages divers d'une manière similaire à ceux cités dans l'exemple 1, et qui présentent une souplesse fortement amélioriée.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit.
Ainsi, il est possible de traiter le produit pour y incorporer des additifs divers, par exemple des produits tensio-actifs, tels que les alkyl -sulfonates couramment utilisés dans les liquides de vaisselle, ces produits étant soit additionnés seuls, soit en mélange avec un liant. Il pourrait être également envisagé d'ajouter des produits assouplissants, dégraissants, insecticides, bactéricides, ignifugeants, solvants.
Si le polypropylène est particulièrement adapté pour réaliser la face grattante de l'article, on peut également utiliser des fibres de polyéthylène, voire éventuellement d'autres fibres telles que les fibres dérivées de chlorure de polyvinyle dont le point de fusion permet de réaliser un traitement thermique sans détériorer les caractéristiques des fibres entrant dans la constitution du complexe. Le choix du polypropylène comme matériau particulièrement adapté pour la mise en oeuvre de l'invention, s'explique par le fait, qu'à la date de la présente demande, il s'agit du produit qui présente le meilleur rapport prix/propriétés (résistance aux solvants, rigidité, abrasivité, contact cutané et alimentaire).
Par ailleurs, il pourrait éventuellement envisagé de réaliser des produits de grammage beaucoup plus élevés que ceux indiqués dans la description qui précède.
Enfin, la nappe constituant la couche souple de préférence absorbante, sera constituée de fibres sélectionnées en fonction des caractéristiques prioritairement recherchées. A titre indicatif, lorsque l'on souhaite avoir une face souple et fortement absorbante, on utilisera de préférence de la viscose ou du coton, si on envisage un article présentant une bonne résistance à la déchirure, on utilisera de préférence la fibre polyamide et, si l'on souhaite améliorer le toucher, on utilisera de préférence des fibres d'acétate ou de cellulose (soie artificielle).