EP1246958B1 - Procede pour la realisation d'un materiau non tisse et materiau ainsi obtenu - Google Patents

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EP1246958B1
EP1246958B1 EP00983377A EP00983377A EP1246958B1 EP 1246958 B1 EP1246958 B1 EP 1246958B1 EP 00983377 A EP00983377 A EP 00983377A EP 00983377 A EP00983377 A EP 00983377A EP 1246958 B1 EP1246958 B1 EP 1246958B1
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EP
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web
complex
filaments
fibers
producing
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André Vuillaume
Frédéric NOELLE
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Rieter Perfojet SAS
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Definitions

  • nonwoven structures can be classified into three main categories, resulting from their very manufacturing process, to know the so-called “dry” nonwovens formed by carding and / or ventilation, the latter technique being commonly designated by the expression “Airlaid technique”, nonwovens obtained by "melted” technique commonly referred to as “spunbond”, and the technique known as “by wet ”, derived from papermaking techniques.
  • the invention relates to a new method for making such a type non-woven article made from a mixture of fibers of a different nature which, in the rest of the description will be denoted by the expression “mixed nonwoven” or “Composite nonwoven”.
  • the cellulose fibers used in the production of the complex are wood fibers and their deposition is carried out by pneumatic coating.
  • the complex formed is preferably subjected to two treatments successive acting against the two opposite sides of the complex.
  • the invention also relates to a new type of nonwoven product obtained. by implementing this process.
  • Such a mixed nonwoven which therefore consists of a mixture of fibers different nature, characterized in that it consists of a layer of fibers natural, wood in particular, trapped between two nonwoven tablecloths formed of filaments, extruded and drawn, based on synthetic material, the cohesion of different layers being obtained by entanglement through the action of water jets.
  • this first veil (2) can be compacted by means of a pressing cylinder or by the action of jets from a ramp of hydraulic injectors.
  • the continuous filaments of this first veil (2) can be based on a polymer made of polypropylene, polyester or other materials synthetics such as polyethylene, polyamide, this list not being exhaustive.
  • the continuous filaments may possibly consist of so-called filaments "Bicomponent", such as those obtained by coextrusion of polypropylene and polyethylene.
  • the web of unbound continuous filaments (2) is then transferred under a unit, designated by the general reference (4), which, by air flow, allows deposit on the surface of the first sheet (2) staple fibers (4), of a other nature, and more particularly cellulose fibers, wood in particular.
  • the cellulosic fibers are deposited on the surface of the first veil (2) by through a draft.
  • the veil of filaments (2) is maintained on the conveyor belt (3) by means of a suction (5). Therefore, under the effect of the suction, said fibers (4) are preferably deposited between the unbound filaments of the web (2), thus allowing excellent integration of the two components.
  • the complex (2,4) which is still maintained supported by the conveyor belt (3), is then brought below a second formation zone (6) of a second veil of continuous filaments (7), also synthetic, of the same kind or of different in nature than those of the first veil (2).
  • a pressure roller (8) is preferably placed after this deposition zone of the web (7), and makes it possible to ensure compaction of the assembly with a view to its transfer to the hydroliage installation, designated by the general reference (9), which follows the production line.
  • this compacting operation could be carried out at by means of a ramp of hydraulic injectors.
  • the complex is then introduced into the hydroliage zone (9) on a conveyor (10) on which are successively carried out the operations of compacting and pre-wetting of the assembly by means of a conveyor upper (11) tangent to the lower conveyor (10), and inside which is arranged a hydraulic injector (12).
  • the complex After compacting and pre-wetting, the complex is subjected to the action of a succession of water jets (13) delivered by several hydraulic injectors arranged in series.
  • the structure thus treated is then transferred, by inversion, to a cylinder (14), or on another conveyor, associated with several injectors (15) which also deliver water jets on the other side of the complex, thus strengthening the consolidation of all layers, while providing good resistance to abrasion of the layer located opposite the jets.
  • the complex thus obtained is then transferred to an expressing conveyor (16) on which it is expressed using a suction box connected to a generator empty.
  • a product according to the invention is produced in the following manner.
  • a continuous veil of filaments (2), weighing 15 g / m 2 is produced on an installation marketed by the Applicant under the name "spunjet", which makes it possible to produce a nonwoven web by extrusion, drawing and distribution of continuous filaments.
  • polypropylene such as that sold by the company AMOCO under the reference 100 ZA 35.
  • the veil formed consists of 7000 filaments per meter of width and is produced at a speed of 250 meters per minute.
  • the diameter of the filaments after stretching is about 15 microns.
  • a suction located opposite the stretching slot (20) makes it possible to control precisely the deposit of the filament and its regularity on the conveyor belt (3).
  • Such a fiber distribution assembly can consist of a conventional installation such as that sold by M & J.
  • cellulose fibers and more particularly wood fibers, sold by the company Korsnaes, are deposited on the veil of continuous filaments (2), these wood fibers, with a length of of the order of 3 mm, being commonly designated by the expression "fluff paste”.
  • a suction box (5) is placed under the conveyor under the entire surface of the distribution air head (4).
  • This suction head (5) is connected to a vacuum generator that distributes the wood fibers evenly while preserving the homogeneity of the veil of continuous filaments (2).
  • a pressure roller (not shown), the speed of which is synchronized with said mat (3) compacts the assembly thus formed.
  • a second veil of continuous filaments weighing 15 g / m 2 is deposited on the surface of the complex , of the same nature as the first veil (2).
  • This veil can be formed either on the same conveyor (3), or on a independent conveyor.
  • This veil (7) is therefore distributed over the layer of cellulosic fibers (4).
  • the transfer is carried out in a positive way using a case suction (5a) arranged under the main conveyor opposite the transfer point.
  • the structure obtained which weighs 65 g / m2, is possibly compacted at by means of a cylinder (8). This compaction can possibly be carried out at by means of an additional ramp of hydraulic injectors.
  • the complex is then transferred to the conveyor (10) of the binding unit hydraulic (9).
  • Such a binding unit comprises a main conveyor (10) above of which an upper conveyor (11) is disposed, tangent thereto, and inside which is arranged a hydraulic injector (12), delivering 4000 water jets by meter, these jets having a diameter of 130 microns and a speed of 34 meters per second.
  • the “sandwich” thus compacted and wet is treated on its upper face by six hydraulic injectors (13), arranged in series which project water jets of 120 microns in diameter spaced 0.6mm apart at speeds respectively 110, 125, 140, 140, 140,140 m / second.
  • the treated complex is then transferred by inversion to a cylinder (14) around which are arranged four hydraulic injectors (15) which project 120 micron diameter water jets spaced 0.6mm apart from each other respective speeds of 125, 140, 140, 140 m / second.
  • the complex thus consolidated is transferred to an expressing conveyor (16) on which it is expressed by a suction box in which there is a vacuum of 400 mbar.
  • the product obtained weighs about 60 g / m 2 , has excellent homogeneity, good feel, great flexibility and excellent abrasion resistance both in the dry state and in the dry state. 'in the wet state.
  • Such a water absorption capacity is comparable to mixed nonwovens made up of staple fibers and which have been produced by carding.
  • Such a product is perfectly suited to various applications, such as industrial or household wiping products, impregnated wipes, gowns and operating theater fields, such applications being given as an indication but not limiting.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

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 être 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 l'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 d'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 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 désigné par l'expression « non-tissé mixte » ou « non-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 par l'action de jets de fluide.
Il a également été proposé, comme cela ressort de l'EP 423 619, de réaliser des 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 une 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 jets d'eau.
Cette dernière technique de mise en oeuvre relativement simple présente de nombreux inconvénients majeurs, à savoir :
  • 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 ;
  • 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 un surcoût de consommation d'énergie ainsi qu'une perte accrue de fibres cellulosiques ;
  • 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 confère 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 procédé 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 oeuvre en continu et dans les conditions bien précises, à savoir :
  • _ les techniques de réalisation de nappes non-tissées réalisées à partir de 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 de 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 ;
    • à déposer sur le voile fibreux un deuxième voile de filaments continus non liés;
    • 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 une 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 par jet d'eau, le complexe formé est de préférence soumis à deux traitements successifs agissant contre les deux faces opposées du complexe.
    L'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 non 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
    L'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 1a,1b,1c et 1d sont des vues agrandies des zones cerclées de cette figure 1.
    • Manière de réaliser l'invention
    Sur 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).
    Eventuellement, immédiatement après formation, ce premier voile (2) peut être soumis à un compactage au moyen d'un cylindre presseur ou par action de jets provenant d'une rampe d'injecteurs hydrauliques.
    Les filaments continus de ce premier voile (2) peuvent être à base d'un 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 la 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 (2) est maintenu sur 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 (11) tangent au convoyeur inférieur (10), et à l'intérieur duquel est 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 en 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 un 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 le 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 par voie aéraulique des fibres discontinues sur la nappe (2) préalablement formée.
    Un tel ensemble de distribution de fibres peut être constitué par une installation conventionnelle telle que celle commercialisée par la Société M & J.
    Dans l'exemple concret, on dépose sur le voile de filaments continus (2) 35 g/m2 de fibres cellulosiques, et plus particulièrement de 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 (8). 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 de 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 un injecteur hydraulique (12), délivrant 4000 jets d'eau par mètre, ces jets ayant un 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 traité 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 125, 140, 140, 140 m/seconde.
    Le complexe ainsi consolidé est transféré sur un convoyeur d'exprimage (16) sur lequel il est exprimé par 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/m2, présente une excellente homogénéité, un bon toucher, une grande souplesse et une excellente résistance à l'abrasion aussi bien à l'état sec 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 de fibres discontinues et qui ont été réalisées par cardage.
    En revanche, la résistance à l'abrasion tant à l'état sec qu'à l'état humide, ainsi que les 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.

    Claims (4)

    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) ;
      à déposer sur le voile fibreux (4) un deuxième voile (7) de filaments continus non liés ;
      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).
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques (4) entrant dans la réalisation du complexe sont des fibres de bois.
    3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en 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 non-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.
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