EP0637641B1 - Non-tissé à base de polymères dérivés de l'acide lactique, procédé de fabrication et utilisation d'un tel non-tissé - Google Patents

Non-tissé à base de polymères dérivés de l'acide lactique, procédé de fabrication et utilisation d'un tel non-tissé Download PDF

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EP0637641B1
EP0637641B1 EP94470018A EP94470018A EP0637641B1 EP 0637641 B1 EP0637641 B1 EP 0637641B1 EP 94470018 A EP94470018 A EP 94470018A EP 94470018 A EP94470018 A EP 94470018A EP 0637641 B1 EP0637641 B1 EP 0637641B1
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EP
European Patent Office
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filaments
woven fabric
extruder
die
fabric according
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Eric Bertrand
Philippe Guipouy
Patrick Lauffenburger
Philippe Ehret
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Fiberweb France SAS
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Fiberweb France SAS
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece

Definitions

  • the present invention relates to the field of nonwovens, in particular at least partially degradable nonwovens, and a for a totally degradable non-woven fabric which can be assimilated by the environment, its manufacturing process and its different uses.
  • nonwovens produced are made based on synthetic polymers, such as propylene, polyethylene, polyesters or polyamides, which are practically non-degradable, in particular non-biodegradable, this especially since they often incorporate stabilizers or other additives that extend their life.
  • synthetic polymers such as propylene, polyethylene, polyesters or polyamides
  • thermoplastic polymers derived from starch or else based on polycaprolactones or polyhydroxybutyrates / polyhydroxyvalerates.
  • the nonwoven products obtained do not exhibit any sufficiently satisfactory properties (mechanical strength, physicochemical properties) allowing their implementation and, in in addition, their cost price is too high compared to polymers synthetic.
  • the filaments obtained from these materials have always important titles, rarely less than 10 dtex, due to the nature and characteristics of the materials used.
  • the problem posed with the present invention therefore consists in design a fully biodegradable, compostable and assimilable by the environment, whose filaments have a very low security and with low production costs and substantially mechanical and physicochemical properties equivalent to those of synthetic polymers.
  • the present invention relates to a nonwoven made of filaments of a polymer material, characterized in that all the filaments that compose it are made entirely of a polymer or a mixture of polymers, derived from acid lactic.
  • EP-A-0530 987 describes a composition based on starch and lactic acid. All the examples relate to the manufacture of films from these compositions containing lactic acid and starch. The presence of starch is necessary in this invention. There is no indication in this document that lactic acid could be used alone. Likewise, if it is mentioned that filaments can be made from these starch-containing compositions, all the examples only show films.
  • EP-A-0510 999 describes an article which in the appearance of a nonwoven obtained by the formation of a film comprising bubbles based on a composition of lactic acids which when they disappear give way to a structure in network. The product described in this document looks like a nonwoven but is not a nonwoven. In addition to form the bubbles there is a need for a "foaming" product (0.2-10 parts by weight per 100 parts by weight of the composition based on lactic acid.) Which is found in the final product.
  • the invention also relates to a method for the production of a nonwoven as mentioned above, characterized in what it basically involves is introducing a solid mass of polymers or a mixture of polymers, derived from acid lactic, in a heated extruder, to heat so controlled said mass by working it, in order to obtain a mass homogeneous fondue with a specific viscosity, then transport said melt to a device for die for the formation of filaments, to cool and stretch the filaments thus obtained, to deposit said filaments, without orientation preferential, on a circulating collecting mat, so as to form a non-woven tablecloth or veil and, finally, if necessary, to be joined said filaments of said web or of said web between them at the level at least part of their mutual crossing points and / or at treating said filaments of said sheet by immersion, coating, impregnation or spraying.
  • all the filaments making up the nonwoven are made entirely (100% of their composition) into a polymer or a mixture of polymers, derived from acid lactic.
  • said or said polymers constituting said filaments is (are) derived (s) lactic acid L or lactic acid D or a mixture L and D lactic acids
  • Said polymer or said mixture of polymers derived from lactic acid advantageously has a molecular mass between 100,000 g / mol and 200,000 g / mol and an index of polydispersity between about 1 and about 3.
  • said polymer (s) derived from lactic acid has a glass transition temperature between 45 ° C and 55 ° C and a melting temperature between 165 ° C and 180 ° C.
  • a polymer A which can be used for the production of a nonwoven according to the invention, can be obtained by reacting in a lactic acid reactor with a catalyst, in the form of stannous octoate mixed with said acid lactic with a rate of 0.11% by weight.
  • the above polymer having at the outlet of the reactor a temperature of 209 ° C., has an average molecular mass in weight of 132,000 g / mol, a polydispersity index of 1.9, a glass transition temperature of 51.5 ° C and a temperature of 170.3 ° C melting.
  • a polymer B derived from acid lactic and can be used to make a nonwoven according to the invention, said polymer B having a mass weight average molecular weight of 158,000 g / mol, an index of polydispersity of 2.1, a glass transition temperature of 49 ° C and a melting temperature of 171.6 ° C.
  • the titer of the filaments constituting the nonwoven is between 0.5 and 10 dtex, advantageously between 1 and 5 dtex and preferably between 2.5 and 4.5 dtex, said nonwoven being able, moreover, to increase the mechanical strength and resistance of the veil or of the nonwoven web, have welds of different geometries between filaments on about 5% to 50% of its surface, obtained by hot calendering, preferably on 12%, 24% or 48%.
  • the filaments constituting the nonwoven according to the invention can also be treated with a view to acquiring particular physico-chemical properties and, for example, present hydrophilic or hydrophobic properties, obtained by impregnation or spraying of surfactants.
  • the nonwoven according to the invention may be advantageously used as a partial component or as the sole constituent of a disposable article, in particular for use unique, and more particularly, following an adapted treatment, in as a hydrophilic component, in particular surface veil, of a disposable hygiene product, for example a diaper or disposable towel or as a component hydrophobic, in particular barrier surface, of a hygiene product disposable, for example a diaper or a period towel single use, by making a nonwoven on the basis of polymer A cited above.
  • the subject of the invention is also, as shown by the Figures 1, 2 and 3 of the accompanying drawings, a method of producing a nonwoven as described above, said method consisting basically to introduce, from a tank, for example, and in granular or powdery form, a solid mass of polymers or a mixture of polymers, derived from lactic acid, in a heated extruder 2, to heat said mass in a controlled manner by working it, in order to obtain a homogeneous melt and having a determined viscosity, to then transport said melt to a 3, 3 'die device for forming of filaments, to cool and stretch the filaments thus obtained, to depositing said filaments, without preferential orientation, on a carpet collector 4 circulating, so as to form a sheet or a veil nonwoven and, finally, if necessary, to fasten said filaments of said sheet between them at at least part of their mutual crossing points and / or to treat said filaments of said sheet by immersion, coating, impregnation or spraying, if necessary via a
  • the veil or the nonwoven web is finally put in width and rolled up at a suitable winding station 7.
  • the extruder 2 used advantageously has a single screw 2 '(see Figures 2 and 3) and its body is surrounded by a plurality of heating collars defining, in said body, heating zones Z1 to Z5 (see Figure 1) which may have increasing temperature values between the supply input of the extruder 2, connected to the reservoir 1, and the outlet of said extruder 2.
  • the method consists pushing the molten material from the extruder 2 through a sector 3 composed of several fields, advantageously seven, then to cool the filaments from each field with an air flow 8, then stretching said filaments, by Venturi effect, in nozzles 9 and, finally, to deposit the drawn filaments on a circulating collecting mat 4 without preferential orientation and homogeneously, by through separators 10.
  • Such a process is more generally known by the designation LURGI in the production of standard nonwovens.
  • the extruder 2 is preferably maintained at a temperature between 185 ° C and 204 ° C, giving the mass of polymer (s) derived from lactic acid a specific viscosity allowing its manipulation and its transport, without however altering the constituent (s).
  • the process can also consist of pushing the molten material from the extruder 2 through a 3 ′ monobloc die, then to cool the filaments obtained by means of an air flow 8 and in stretching them in a slot 11 and, finally, depositing said stretched filaments on said collecting mat 4 or scrolling, without preferential orientation and homogeneously.
  • a suction device 11 ' is located under the carpet collector 4, creating a suction effect on the latter, intended to press the filaments against it.
  • Such a process is more generally known by the designation S-Tex for the realization of synthetic nonwovens.
  • the temperature of the extruder 2 is advantageously understood, for this second embodiment, between 245 ° C and 295 ° C.
  • the process according to the invention may also consist in pushing the molten material through a die with a multitude of holes in line, then to stretch the filaments obtained by means of hot air currents circulating around the die and towards the collecting belt, and, finally, to project said filaments, without preferential orientation and to homogeneously, on said moving collecting mat.
  • the temperature of the molten material from the extruder 2 is fixed, on the one hand, by a first circuit of heating 12 comprising a first heat transfer fluid, during its transport from the extruder 2 to the die 3, 3 'and, on the other hand, by a second heating circuit 13 comprising a second fluid heat transfer fluid, distinct from said first devices and fluids, level of the die 3, 3 ′, said molten material thus being able to be brought to different temperatures depending on the operations at undergo.
  • the first heat transfer fluid for example of the type known under the designation marlo, may give the melt a sufficient temperature for its transfer from the extruder 2 to the die 3, 3 ', while the second heat transfer fluid, for example type known as dyphil, will bring said melt to a higher temperature allowing its spinning.
  • the rate of drawing the filaments is advantageously between 100% and 1000%, and the obtained fleece or fleece can be treated by impregnation or by spraying with surfactants.
  • active type impregnation treatment m / min 3 % 12 / silvet Nature of parameters Place / object concerned Units Values speed extruder (screw) rpm 15 to 80 volumet pumps.
  • the temperature in the reactor was fixed at 55 ° C, the humidity of the mixture maintained at 50% and the supply of air assured.
  • nonwovens having the characteristics mentioned in table 4 were used as mulch sails in vegetable and horticultural crops to fight bad crops herbs, replacing phytosanitary products.
  • the degradability of the nonwoven is ensured both by watering, rain and the activity of microorganisms.

Description

La présente invention concerne le domaine des non-tissés, notamment des non-tissés au moins partiellement dégradable, et a pour objet un non-tissé totalement dégradable et assimilable par l'environnement, son procédé de fabrication et ses différentes utilisations.
Actuellement, la plupart des non-tissés produits sont réalisés à base de polymères synthétiques, tels que le propylène, le polyéthylène, les polyesters ou encore les polyamides, qui sont pratiquement non dégradables, notamment non biodégradables, ce d'autant plus qu'ils intègrent souvent des stabilisants ou d'autres additifs qui prolongent leur durée de vie.
En vue de tenter de pallier cet inconvénient, il a été proposé d'inclure des agents photosensibles dans la composition des filaments des non-tissés afin de déclencher une réaction de photo-oxydation.
Il a également été proposé de produire des non-tissés à partir de polymères thermoplastiques dérivés de l'amidon ou encore à base de polycaprolactones ou de polyhydroxybutyrates/polyhydroxyvalerates.
Toutefois, les produits non-tissés obtenus ne présentent pas de propriétés suffisamment satisfaisantes (résistances mécaniques, propriétés physico-chimiques) permettant leur mise en oeuvre et, en outre, leur prix de revient est trop élevé en regard des polymères synthétiques.
De plus, les filaments obtenus en ces matériaux présentent toujours des titres importants, rarement inférieurs à 10 dtex, du fait de la nature et des caractéristiques des matériaux utilisés.
Le problème posé à la présente invention consiste donc à concevoir un non-tissé entièrement biodégradable, compostable et assimilable par l'environnement, dont les filaments présentent un très faible titre et dont les coûts de revient sont faibles et les propriétés mécaniques et physico-chimiques sensiblement équivalentes à celles des polymères synthétiques.
A cet effet la présente invention a pour objet un non-tissé constitué de filaments en un matériau polymère, caractérisé en ce que tous les filaments qui le composent sont réalisés entièrement en un polymère ou en un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique.
L'utilisation de polymères dérivés de l'acide lactique est connu dans des produits biodégradables aucun des documents n'enseigne des non-tissés constitués de filaments réalisés uniquement à base d'acide lactique.
EP-A-0530 987 décrit une composition à base d'amidon et d'acide lactique. Tous les exemples concernent la fabrication de films à partir de ces compositions contenant de l'acide lactique et de l'amidon. La présence d'amidon est nécessaire dans cette invention. Il n'y a aucune indication dans ce document que l'acide lactique pourrait être utiliser seul. De même si il est mentionné qu'à partir de ces compositions contenant de l'amidon on peut faire des filaments, tous les exemples ne montrent que des films. EP-A-0510 999 décrit un article qui à l'aspect d'un non-tissé obtenu par la formation d'un film comportant des bulles à base de composition d'acides lactiques qui lorsqu'elles disparaissent font place à une structure en réseau. Le produit décrit dans ce document ressemble à un non-tissé mais n'est pas un non-tissé. En outre pour former les bulles il y a nécessité d'avoir un produit "moussant" (0.2-10 parts en poids pour 100 parts en poids de la composition à base d'acide lactiques.) qui se retrouve dans le produit final.
L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation d'un non-tissé tel que mentionné ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à introduire une masse solide de polymères ou d'un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique, dans une extrudeuse chauffée, à chauffer de manière contrôlée ladite masse en la travaillant, afin d'obtenir une masse fondue homogène et présentant une viscosité déterminée, à transporter ensuite ladite masse fondue jusqu'à un dispositif de filière pour la formation de filaments, à refroidir et à étirer les filaments ainsi obtenus, à déposer lesdits filaments, sans orientation préférentielle, sur un tapis collecteur circulant, de manière à former une nappe ou un voile non-tissé et, enfin, le cas échéant, à solidariser lesdits filaments de ladite nappe ou dudit voile entre eux au niveau d'au moins une partie de leurs points de croisement mutuels et/ou à traiter lesdits filaments de ladite nappe par immersion, enduction, imprégnation ou pulvérisation.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
  • la figure 1 représente schématiquement un ensemble extrudeuse-filière pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention;
  • la figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention;
  • la figure 3 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon un second mode de réalisation de l'invention;
  • les figures 4 et 5 représentent des courbes montrant, respectivement, l'évolution de la viscosité et de la contrainte de cisaillement en fonction du taux de cisaillement pour deux polymères dérivés de l'acide lactique et utilisés pour la réalisation d'un non-tissé selon l'invention.
    • Conformément à cette dernière, tous les filaments composant le non-tissé sont réalisés entièrement (à 100% de leur composition) en un polymère ou en un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique.
    Selon une première caractéristique de l'invention, ledit ou lesdits polymères constituant lesdits filaments est (sont) dérivé(s) d'acide lactique L ou d'acide lactique D ou encore d'un mélange d'acides lactiques L et D.
    Ledit polymère ou ledit mélange de polymères dérivé(s) de l'acide lactique présente avantageusement une masse moléculaire comprise entre 100 000 g/mol et 200 000 g/mol et un indice de polydispersité compris entre environ 1 et environ 3.
    De plus, ledit ou lesdits polymères dérivé(s) de l'acide lactique possédent une température de transition vitreuse comprise entre 45°C et 55°C et une température de fusion comprise entre 165°C et 180°C.
    A titre d'exemple, un polymère A, pouvant être mis en oeuvre pour la réalisation d'un non-tissé conforme à l'invention, peut être obtenu en faisant réagir dans un réacteur de l'acide lactique avec un catalyseur, sous la forme d'octoate stanneux mélangé audit acide lactique avec un taux de 0,11% en poids.
    Le polymère ci-dessus, ayant à la sortie du réacteur une température de 209°C, présente une masse moléculaire moyenne en poids de 132 000 g/mol, un indice de polydispersité de 1,9, une température de transition vitreuse de 51,5°C et une température de fusion de 170,3°C.
    Il est également possible d'obtenir, avec les conditions opératoires indiquées ci-dessus, un polymère B, dérivé de l'acide lactique et pouvant être utilisé pour la réalisation d'un non-tissé conforme à l'invention, ledit polymère B présentant une masse moléculaire moyenne en poids de 158 000 g/mol, un indice de polydispersité de 2,1, une température de transition vitreuse de 49°C et une température de fusion de 171,6°C.
    Certaines autres caractéristiques des polymères A et B apparaítront à l'homme du métier à la vue des figures 4 et 5 des dessins annexés.
    Les polymères A et B précités, ainsi que d'autres polymères dérivés de l'acide lactique et susceptibles de servir de matériau de base pour la réalisation de non-tissés conformes à l'invention, sont décrits plus en détail, en ce qui concerne leur obtention et leurs caractéristiques, dans la demande de brevet finlandais n° 923167 déposée le 9 juillet 1992 par la société Nesté Oy.
    Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le titre des filaments constituant le non-tissé est compris entre 0,5 et 10 dtex, avantageusement entre 1 et 5 dtex et préférentiellement entre 2,5 et 4,5 dtex, ledit non-tissé pouvant, en outre, en vue d'augmenter la tenue mécanique et la résistance du voile ou de la nappe non-tissée, comporter des soudures de géométries différentes entre filaments sur environ 5% à 50% de sa surface, obtenue par calandrage à chaud, préférentiellement sur 12%, 24% ou 48%.
    Par ailleurs les filaments constituant le non-tissé selon l'invention, peuvent également être traités en vue d'acquérir des propriétés physico-chimiques particulières et, par exemple, présenter des propriétés d'hydrophilie ou d'hydrophobie, obtenues par imprégnation ou pulvérisation d'agents tensio-actifs.
    Le non-tissé selon l'invention, tel que décrit ci-dessus, pourra être avantageusement utilisé en tant que composant partiel ou en tant que constituant unique d'un article jetable, notamment à usage unique, et plus particulièrement, suite à un traitement adapté, en tant que composant hydrophile, notamment voile de surface, d'un produit d'hygiène jetable, par exemple d'une couche ou d'une serviette périodique à usage unique ou en tant que composant hydrophobe, notamment surface barrière, d'un produit d'hygiène jetable, par exemple d'une couche ou d'une serviette périodique à usage unique, ce en réalisant un non-tissé sur la base du polymère A précité.
    A l'aide du polymère B précité, il sera possible de réaliser un non-tissé pouvant être mis en oeuvre en tant que paillage ou voile de protection pour des cultures.
    L'invention a également pour objet, comme le montrent les figures 1, 2 et 3 des dessins annexés, un procédé de réalisation d'un non-tissé tel que décrit ci-dessus, ledit procédé consistant essentiellement à introduire, à partir d'un réservoir, par exemple, et sous forme granuleuse ou poudreuse, une masse solide de polymères ou d'un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique, dans une extrudeuse 2 chauffée, à chauffer de manière contrôlée ladite masse en la travaillant, afin d'obtenir une masse fondue homogène et présentant une viscosité déterminée, à transporter ensuite ladite masse fondue jusqu'à un dispositif de filière 3, 3' pour la formation de filaments, à refroidir et à étirer les filaments ainsi obtenus, à déposer lesdits filaments, sans orientation préférentielle, sur un tapis collecteur 4 circulant, de manière à former une nappe ou un voile non-tissé et, enfin, le cas échéant, à solidariser lesdits filaments de ladite nappe entre eux au niveau d'au moins une partie de leurs points de croisement mutuels et/ou à traiter lesdits filaments de ladite nappe par immersion, enduction, imprégnation ou pulvérisation, ce par l'intermédiaire, le cas échéant, d'un poste de calandrage 5 et/ou d'un poste de traitement 6 correspondant à travers lesquels le voile ou la nappe non-tissée peut passer après sa formation.
    Bien entendu, le voile ou la nappe non-tissée est finalement mis en laize et enroulé(e) au niveau d'un poste à enrouleuse 7 adapté.
    L'extrudeuse 2 mise en oeuvre présente avantageusement une seule vis 2' (voir figures 2 et 3) et son corps est entouré d'une pluralité de colliers de chauffage délimitant, dans ledit corps, des zones de chauffage Z1 à Z5 (voir figure 1) pouvant présenter des valeurs croissantes de température entre l'entrée d'alimentation de l'extrudeuse 2, reliée au réservoir 1, et la sortie de ladite extrudeuse 2.
    Selon une première variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le procédé consiste à pousser la matière fondue issue de l'extrudeuse 2 à travers une filière 3 composée de plusieurs champs, avantageusement sept, puis à refroidir les filaments issus de chaque champ par un flux d'air 8, à étirer ensuite lesdits filaments, par effet Venturi, dans des buses 9 et, enfin, à déposer les filaments étirés sur un tapis collecteur 4 circulant sans orientation préférentielle et de manière homogène, par l'intermédiaire de séparateurs 10.
    Un tel procédé est plus généralement connu sous la désignation LURGI dans les réalisations de non-tissés usuels.
    Conformément à l'invention, l'extrudeuse 2 est préférentiellement maintenue à une température comprise entre 185°C et 204°C, conférant à la masse de polymère(s) dérivé(s) de l'acide lactique une viscosité déterminée autorisant sa manipulation et son transport, sans toutefois en altérer le ou les constituants.
    Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 3 des dessins annexés, le procédé peut également consister à pousser la matière fondue issue de l'extrudeuse 2 à travers une filière 3' monobloc, puis à refroidir les filaments obtenus au moyen d'un flux d'air 8 et à les étirer dans une fente 11 et, enfin, à déposer lesdits filaments étirés sur ledit tapis collecteur 4 ou défilement, sans orientation préférentielle et de manière homogène.
    En outre, un dispositif d'aspiration 11' est situé sous le tapis collecteur 4, créant un effet de succion au niveau de ce dernier, destiné à plaquer les filaments contre lui.
    Un tel procédé est plus généralement connu sous la désignation S-Tex pour les réalisations de non-tissés synthétiques.
    Conformément à une caractéristique de l'invention, la température de l'extrudeuse 2 est avantageusement compris, pour ce second mode de réalisation, entre 245°C et 295°C.
    Selon une troisième variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, le procédé conforme à l'invention peut également consister à pousser la matière fondue à travers une filière présentant une multitude de trous en ligne, puis à étirer les filaments obtenus par l'intermédiaire de courants d'air chauds circulant autour de la filière et en direction du tapis collecteur, et, enfin, à projeter lesdits filament, sans orientation préférentielle et de manière homogène, sur ledit tapis collecteur en déplacement.
    De manière avantageuse, la température de la matière fondue issue de l'extrudeuse 2 est fixée, d'une part, par un premier circuit de chauffage 12 comprenant un premier fluide caloporteur, lors de son transport de l'extrudeuse 2 vers la filière 3, 3' et, d'autre part, par un deuxième circuit de chauffage 13 comprenant un deuxième fluide caloporteur, distincts desdits premiers dispositifs et fluides, au niveau de la filière 3, 3', ladite matière fondue pouvant ainsi être portée à des températures différentes en fonction des opérations à subir.
    Le premier fluide caloporteur, par exemple du type connu sous la désignation marlo, pourra conférer à la masse fondue une température suffisante pour son transfert de l'extrudeuse 2 vers la filière 3, 3', alors que le second fluide caloporteur, par exemple du type connu sous la désignation dyphil, portera ladite masse fondue à une température plus important permettant son filage.
    En vue de garantir une qualité constante du voile ou de la nappe de non-tissé, il est préférable d'alimenter la filière 3, 3' au moyen de pompes volumétriques 14 reliés à la sortie de l'extrudeuse 2 (figure 2 et 3) ou par l'intermédiaire d'un pompe de surpression 15 (figure 1).
    Conformément à une caractéristique de l'invention, le taux d'étirage des filaments est avantageusement compris entre 100% et 1000%, et le voile ou la nappe de non-tissé obtenu(e) peut être traité(e) par imprégnation ou par pulvérisation d'agents tensio-actifs.
    A titre d'exemple pratique de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, il est indiqué ci-après les valeurs des différents paramètres opératoires essentiels intervenant dans le procédé de fabrication des non-tissés selon l'invention obtenus selon la première variante de réalisation (Tableau 1) ou selon la seconde variante de réalisation, mentionnées ci-dessus (tableau 2), mentionnées ci-dessus.
    Nature des paramètres Lieu/ objet concerné Unités Valeurs
    essai
    vitesse extrudeuse (vis) t/mn 15 à 90
    pompes volum. t/mn 4 à 20
    tapis m/mn > 6
    débit extrudeuse kg/h 25 à 140
    température zone 1 °C 190±5
    zone 2 °C 200±5
    zone 3 °C 200±5
    zone 4 °C 200±5
    zone 5 °C 200±5
    1° circ.chauffe °C 210±5
    filière °C 195±5
    2° cir. chauffe °C 210±5
    pression extrudeuse bars 14
    surpression bars 84
    pompes volum. bars 50
    filière bars 50
    2° circ. chauffe bars 3
    température air vitesse air aspiration vit.filament taux étirage refroidissement °C 15±5
    m/s 0,5 à 2,5
    mm/CE 75
    étirage m/s 10 à 90
    % 200 à 900
    T° picots °C 105±15
    T° lisse calandre °C 105±15
    pression daN/cm 50±10
    vitesse gommage taux prod. actif type traitement imprégnation m/mn 3
    % 12
    / silvet
    Nature des paramètres Lieu/objet concerné Unités Valeurs
    vitesse extrudeuse (vis) t/mn 15 à 80
    pompes volumét. t/mn 4 à 22
    tapis m/mn 5 à 200
    débit Kg/h < 140
    température zone 1 °C 250±5
    zone 2 °C 290±5
    zone 3 °C 290±5
    zone 4 °C 290±5
    zone 5 °C 290±5
    1° circ. chauffe °C 200±5
    filière °C 240±5
    2° circ. chauffe °C 245±5
    pression extrudeuse bars 37
    surpression bars 46
    pompes volum. bars 24
    filière bars 18
    aspiration mm de CE 50
    vit. filament. étirage m/s 2 < < 30
    taux d'étirage % 150 < < 900
    T° picots °C 132±5
    T° lisse calandre °C 132±5
    pression daN/cm 50
    vitesse gommage traitement m/mn 3
    taux prod. actif imprégnation % 12
    type / silvet
    Les valeurs médianes des paramètres opératoires indiqués dans le tableau 1 permettent d'obtenir des non-tissés pouvant être utilisés pour des applications en agriculture et en hygiène et présentant les caractéristiques mentionnées dans les tableaux 3 et 4 ci-après, ce en fonction du polymère, respectivement A (tableau 3) et B (tableau 4), utilisé pour leur réalisation.
    poids g/m2 20 25
    tension md N/5cm 22 26,5
    cd N/5cm 8,5 10
    élongation md % 2.5 2.5
    cd % 2.5 2.4
    perméabilité air (10 pa) 1/m2/s 1500 1300
    absorption temps s <3 <3
    filament titre dtex 2.2 2.5
    mfr (I2 190°C) / / 400
    poids g/m2 50 100
    tension md N/5cm 60.2 110.5
    cd N/5cm 23.5 40.5
    élongation md % 3.1 3.5
    cd % 2.9 3.5
    perméabilité air (10 pa) 1/m2/s 650 300
    absorption temps s <3 <3
    filaments titre dtex 2.2 2.2
    mfr (I2 190°C) / 400 400
    Les tableaux 3 et 4 ci-dessus indiquent, outre les caractéristiques classiques telles que poids, tension de rupture et élongation (suivant la direction machine:md et perpendiculairement à cette dernière:cd) et titre des filaments du non-tissé obtenu, certaines caractéristiques particulières dudit non-tissé telles que perméabilité à l'air (sous une dépression de 10 Pascal), coefficient d'absorption (temps de passage de 5 cm3 d'urine à travers le voile ou la nappe de non-tissé - norme Edam 150-1-90) ou encore indice de fluidité (mfr - Norme ISO 1133 à T = 190°C).
    Les quatre non-tissés décrits dans les tableaux 3 et 4 ont été traités, comme le montre le tableau 1 précédent, au moyen d'un tensio-actif connu sous la désignation SILVET (marque) par la société Union Carbide.
    Afin de tester le degré et la vitesse de dégradabilité des non-tissés conformes à l'invention, des échantillons présentant les caractéristiques mentionnées dans le tableau 3, destinés plus particulièrement à des articles d'hygiène, ont été mélangés à des déchets végétaux alimentaires et transformés en compost et humus dans un réacteur du type composteur.
    Pendant huit jours, la température dans le réacteur était fixée à 55°C, l'humidité du mélange maintenue à 50 % et l'alimentation en air assurée.
    Après cette période, il a été constaté que le non-tissé s'était considérablement dégradé et que seuls quelques filaments étaient encore visibles.
    Le compost a ensuite été extrait du réacteur et étalé à l'air libre pendant 10 semaines. A la fin de cette deuxième période plus aucun filament n'était apparent et la décomposition du non-tissé était totale.
    De même, des non-tissés présentant les caractéristiques mentionnées au tableau 4 ont été utilisés comme voiles de paillage en cultures maraíchères et horticoles pour lutter contre les mauvaises herbes, en remplacement des produits phytosanitaires.
    En testant ces non-tissés sur des jeunes plants de conifères et de laitues, il a été constaté les propriétés suivantes:
    • contrôle des mauvaises herbes sans utilisation d'herbicides (examen du nombre d'adventices et de leur taille),
    • activation des microorganismes du sol, les non-tissés constituant un excellent substrat de culture,
    • limitation de l'évaporation (hygrométrie supérieure à 80% à 22°C).
    La dégradabilité du non-tissé est assurée à la fois par l'arrosage, les pluies et l'activité des microorganismes.
    Les prélèvements effectués sur les voiles en test ont permis de constater que les propriétés mécaniques chutaient de 10% en 2 mois.

    Claims (22)

    1. Non-tissé constitué de filaments en un matériau polymère, caractérisé en ce que tous les filaments qui le composent sont réalisés entièrement en un polymère ou en un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique.
    2. Non-tissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ou lesdits polymères constituant lesdits filaments est (sont) dérivé(s) d'acide lactique L ou D.
    3. Non-tissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ou lesdits polymères constituant lesdits filaments sont obtenus à partir d'un mélange d'acides lactiques L et D.
    4. Non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit polymère ou ledit mélange de polymères dérivé(s) de l'acide lactique présente une masse moléculaire comprise entre 100 000 g/mol et 200 000 g/mol et un indice de polydispersité compris entre environ 1 et environ 3.
    5. Non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit ou lesdits polymères présente(nt) une température de transition vitreuse comprise entre 45°C et 55°C et une température de fusion comprise entre 165°C et 180°C.
    6. Non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le titre des filaments constituant ledit non-tissé est compris entre 0,5 et 10 dtex, avantageusement entre 1 et 5 dtex et préférentiellement entre 2,5 et 4,5 dtex.
    7. Non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des soudures de géométries différentes entre filaments sur environ 5% à 50% de sa surface, obtenue par calandrage à chaud.
    8. Non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les filaments présentent des propriétés d'hydrophilie ou d'hydrophobie, obtenues par imprégnation ou pulvérisation d'agents tensio-actifs.
    9. Procédé de fabrication d'un non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à introduire une masse solide de polymères ou d'un mélange de polymères, dérivé(s) de l'acide lactique, dans une extrudeuse (2) chauffée, à chauffer de manière contrôlée ladite masse en la travaillant, afin d'obtenir une masse fondue homogène et présentant une viscosité déterminée, à transporter ensuite ladite masse fondue jusqu'à un dispositif de filière (3, 3') pour la formation de filaments, à refroidir et à étirer les filaments ainsi obtenus, à déposer lesdits filaments, sans orientation préférentielle, sur un tapis collecteur (4) circulant, de manière à former une nappe ou un voile non-tissé et, enfin, le cas échéant, à solidariser lesdits filaments de ladite nappe entre eux au niveau d'au moins une partie de leurs points de croisement mutuels et/ou à traiter lesdits filaments de ladite nappe par immersion, enduction, imprégnation ou pulvérisation.
    10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à pousser la matière fondue issue de l'extrudeuse (2) à travers une filière (3) composée de plusieurs champs, avantageusement sept, puis à refroidir les filaments issus de chaque champ par un flux d'air (8), à étirer ensuite lesdits filaments, par effet Venturi, dans des buses (9) et, enfin, à déposer les filaments étirés sur un tapis collecteur (4) circulant sans orientation préférentielle et de manière homogène, par l'intermédiaire de séparateurs (10).
    11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir l'extrudeuse (2) à une température comprise entre 185°C et 205°C.
    12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à pousser la matière fondue issue de l'extrudeuse (2) à travers une filière (3') monobloc, puis à refroidir les filaments obtenus au moyen d'un flux d'air (8) et à les étirer dans une fente (11) sous l'action d'une aspiration générée par un dispositif (14) adapté sous le tapis collecteur (4) au niveau de la fente (11) et, enfin, à déposer lesdits filaments étirés sur ledit tapis collecteur (4) ou défilement, sans orientation préférentielle et de manière homogène.
    13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir l'extrudeuse (2) à une température comprise entre 245°C et 295°C.
    14. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à pousser la matière fondue à travers une filière présentant une multitude de trous en ligne, puis à étirer les filaments obtenus par l'intermédiaire de courants d'air chauds circulant autour de la filière et en direction du tapis collecteur, et, enfin, à projeter lesdits filament, sans orientation préférentielle et de manière homogène, sur ledit tapis collecteur en déplacement.
    15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la température de la matière fondue issue de l'extrudeuse (2) est fixée, d'une part, par un premier circuit de chauffage (12) comprenant un premier fluide caloporteur, lors de son transport de l'extrudeuse (2) vers la filière (3, 3') et, d'autre part, par un deuxième circuit de chauffage (13) comprenant un deuxième fluide caloporteur, distincts desdits premiers dispositifs et fluides, au niveau de la filière (3, 3'), ladite matière fondue pouvant ainsi être portée à des températures différentes en fonction des opérations à subir.
    16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter la filière (3, 3') au moyen de pompes volumétriques (14) reliés à la sortie de l'extrudeuse (2) ou par l'intermédiaire d'un pompe de surpression (15).
    17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que le taux d'étirage des filaments est compris entre 100% et 1000%.
    18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce que la nappe de non-tissé obtenue est traitée par imprégnation ou par pulvérisation d'agents tensio-actifs.
    19. Utilisation d'un non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 en tant que composant partiel ou en tant que constituant unique d'un article jetable, notamment à usage unique.
    20. Utilisation d'un non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 en tant que composant hydrophile, notamment voile de surface, d'un produit d'hygiène jetable, par exemple d'une couche ou d'une serviette périodique à usage unique.
    21. Utilisation d'un non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 en tant que composant hydrophobe, notamment surface barrière, d'un produit d'hygiène jetable, par exemple d'une couche ou d'une serviette périodique à usage unique.
    22. Utilisation d'un non-tissé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 en tant que paillage ou voile de protection pour des cultures.
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