FR2705369A1 - Nonwoven made from flax fibers and method of manufacture. - Google Patents
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Abstract
Dans le non-tissé de l'invention, les fibres de lin sont à l'état fortement dissocié; de plus il comporte, comme agent de liage, les ciments naturels du lin. Son indice de résistance dynamométrique est de l'ordre ou supérieur à 20N/m.g. Il est particulièrement utile comme support biodégradable de plantations. Le procédé pour sa fabrication consiste: a) à constituer, à partir de filasses, une nappe fibreuse par des opérations successives de cardage et de nappage, et éventuellement d'aiguilletage, b) à soumettre ladite nappe fibreuse à l'action d'une solution aqueuse destinée à attaquer et éliminer partiellement les ciments naturels du lin, c) à faire passer la nappe ainsi traitée, imprégnée de la solution aqueuse, entre deux cylindres de pression, par exemple à une pression comprise entre 30 et 50 kg/m2 , d) et à sécher le non-tissé à base de lin ainsi obtenu.In the nonwoven of the invention, the flax fibers are in the highly dissociated state; in addition, it contains, as a binding agent, natural flax cements. Its dynamometric resistance index is of the order of or greater than 20N / m.g. It is particularly useful as a biodegradable support for plantations. The process for its manufacture consists of: a) forming, from yarns, a fibrous web by successive carding and lapping operations, and possibly needling, b) subjecting said fibrous web to the action of a aqueous solution intended to attack and partially eliminate the natural cements of flax, c) to pass the web thus treated, impregnated with the aqueous solution, between two pressure cylinders, for example at a pressure of between 30 and 50 kg / m2, d) and drying the flax-based nonwoven thus obtained.
Description
NON-TISSE A BASE DE FIBRES DE LIN ET PROCEDE DE
FABRICATION
La présente invention concerne un matériau plan à base de lin se présentant sous la forme d'un non-tissé, avec les fibres de lin enchevêtrées les unes dans les autres.FIBER-BASED NON-WOVEN FABRIC AND METHOD OF
MANUFACTURING
The present invention relates to a linen-based planar material in the form of a nonwoven, with the linen fibers entangled in each other.
Elle concerne plus particulièrement un non-tissé à base de lin ayant une résistance dynamométrique particulièrement élevée. Elle concerne également un procédé de fabrication dudit non-tissé.It relates more particularly to a nonwoven made of linen having a particularly high dynamometric resistance. It also relates to a method of manufacturing said nonwoven.
Le lin est une matière première textile qui est peu utilisé dans le domaine des non-tissés, contrairement au coton qui est une autre matière ligno-cellulosique. Linen is a textile raw material that is little used in the field of nonwovens, unlike cotton which is another lignocellulosic material.
Pour la fabrication d'un non-tissé on connaît deux voies, la voie sèche et la voie humide. S'agissant de la voie sèche, elle concerne plus particulièrement les matières premières synthétiques qui sont projetées à l'état fondu sous forme de nappe de filaments sur des tapis se déplaçant à grande vitesse. En ce qui concerne des matières naturelles, on réalise un non-tissé par nappage des fibres puis consolidation des nappes par aiguilletage. Dans l'un et autre cas des agents chimiques de liage sont généralement ajoutés de manière à accroître la cohésion des fibres entre-elles. Dans le domaine des non-tissés à base de lin obtenu par voie sèche, on connaît par le document FR 2 477 830 une utilisation d'un non-tissé de lin comme tapis de gazon dans lequel deux nappes non-tissées sont liées par aiguilletage. For the manufacture of a nonwoven two ways are known, the dry way and the wet way. As regards the dry route, it relates more particularly to synthetic raw materials that are projected in the molten state in the form of a sheet of filaments on carpets moving at high speed. As regards natural materials, a nonwoven is made by layering the fibers and consolidation of the sheets by needling. In one and other cases chemical bonding agents are generally added in order to increase the cohesion of the fibers together. In the field of non-woven fabrics made from flax obtained by the dry method, document FR 2 477 830 discloses a use of a nonwoven of linen as a turf carpet in which two nonwoven webs are bonded by needling. .
S'agissant de la mise en oeuvre des fibres de lin par la voie humide, la grande difficulté réside dans la structure proprement dite des fibres de lin. Dans la tige technique du lin, les fibres sont disposées en faisceaux de fibres élémentaires à la périphérie de la tige entre l'écorce et le bois. Dans chaque faisceau sont associées de 30 à 40 fibres élémentaires grâce à des ciments organiques (pectine hémi-cellulose, lignine...). En l'état ces faisceaux de fibres ne sont pas utilisables comme matière première pour l'industrie textile. La technique de rouissage consiste dans la dégradation des ciments qui lient les fibres entre elles et les faisceaux entre-eux par des agents bactériologiques naturels. Le rouissage est complété par des traitements notamment mécaniques destinés à séparer les faisceaux des uns des autres, à dissocier partiellement les films élémentaires et à éliminer une partie des ciments. Les fibres utilisées dans l'industrie textile, dénommées fibres techniques ou filasses,sont encore des assemblages de fibres élémentaires, qui comportent encore une part importante de matières incrustantes non cellulosiques, par rapport aux fibres élémentaires qui sont elles purement cellulosiques. With regard to the wet processing of flax fibers, the great difficulty lies in the actual structure of the flax fibers. In the technical stem of flax, the fibers are arranged in bundles of elementary fibers at the periphery of the stem between the bark and the wood. In each bundle, 30 to 40 elementary fibers are associated with organic cements (hemicellulose pectin, lignin, etc.). As it stands, these bundles of fibers can not be used as raw materials for the textile industry. The retting technique consists in the degradation of the cements which bind the fibers together and the bundles between them by natural bacteriological agents. The retting is completed by particularly mechanical treatments intended to separate the beams from each other, to partially dissociate the elementary films and to remove a portion of the cements. Fibers used in the textile industry, called technical fibers or tows, are still assemblies of elementary fibers, which still include a large proportion of non-cellulosic encrusting materials, with respect to the elementary fibers which are purely cellulosic.
Les fibres techniques de lin sont donc généralement plus grossières que les fibres de coton. On a déjà mis en oeuvre des fibres de lin dans des traitements voie humides du type papetier, en débarrassant complètement les fibres techniques de leur ciment en traitant lesdites fibres à la soude où à la chaux. On obtient ainsi des papiers, à base de fibres de lin élémentaires. La cohésion de tels papiers est, à l'instar des papiers obtenus avec toutes les fibres ligno-cellulosiques, due aux liaisons hydrogène s'établissant entre les différentes chaînes de cellulose. Technical flax fibers are therefore generally coarser than cotton fibers. Linen fibers have already been used in wet-type treatments of the paper-making type, completely ridding the technical fibers of their cement by treating said fibers with soda or with lime. This produces papers based on elementary flax fibers. The cohesion of such papers is, like the papers obtained with all the lignocellulosic fibers, due to the hydrogen bonds established between the different cellulose chains.
Or on a trouvé c'est ce qui fait l'objet de l'invention un non-tissé à base de fibres de lin qui diffère notablement quant à sa structure des non-tissés précités. Now it has been found that this is the subject of the invention a non-woven based on flax fibers which differs significantly in its structure of the aforementioned nonwovens.
De manière caractéristique, dans le non-tissé de l'invention, les fibres de lin sont à l'état fortement dissocié et il comporte , comme agent de liage, les ciments naturels du lin.Characteristically, in the nonwoven of the invention, the flax fibers are in the highly dissociated state and it comprises, as binding agent, the natural cements of flax.
En fait, ce non-tissé a l'apparence d'un parchemin, présentant une certaine rigidité; sa résistance dynamométrique est très élevée. Lorsque l'on veut extraire les fibres de ce non-tissé, on obtient presque exclusivement des fibres très fines, faisant au plus de 1 à 2 cm de longueur. Néanmoins, après analyse, il ressort bien que ce non-tissé présente encore une quantité non négligeable de ciment naturel. In fact, this non-woven has the appearance of a parchment, presenting a certain rigidity; its dynamometric resistance is very high. When one wants to extract the fibers of this nonwoven, one obtains almost exclusively very fine fibers, making at most 1 to 2 cm in length. Nevertheless, after analysis, it is clear that this nonwoven still has a significant amount of natural cement.
On peut donc supposer que c'est la présence de ces ciments naturels qui, en plus des liaisons hydrogène donne la cohésion et la résistance à ce non-tissé et également au moins partiellement sa rigidité.It can therefore be assumed that it is the presence of these natural cements which, in addition to the hydrogen bonds, gives cohesion and resistance to this nonwoven and also at least partially its rigidity.
De préférence l'indice de résistance dynamométrique du non-tissé de l'invention est de l'ordre ou supérieur à 20 N/m/g. Preferably, the dynamometric resistance index of the nonwoven of the invention is of the order of or greater than 20 N / m 2 / g.
Le non-tissé de l'invention trouve en particulier son utilisation dans le domaine des espaces verts, par exemple pour le paillage des plantations où l'on recherche un support présentant une bonne résistance pendant un temps déterminé en fonction de la tenue du sol et de la croissance de la plante, et aussi une bonne biodégradabilité. Cette dernière propriété est nécessaire pour que le matériau utilisé n'altère pas à terme les caractéristiques du sol. The nonwoven of the invention finds particular use in the field of green areas, for example for mulching plantations where a search is sought for a good resistance for a given time depending on the soil behavior and the growth of the plant, and also good biodegradability. This last property is necessary so that the used material does not alter the characteristics of the soil.
Le non-tissé de l'invention répond parfaitement à ces deux exigences. The nonwoven of the invention perfectly meets these two requirements.
C'est un autre objet de l'invention que de proposer un procédé pour la fabrication du non-tissé précité. De manière caractéristique, ledit procédé consiste: a) constituer, à partir de filasses, une nappe fibreuse par des opérations successives de cardage et de nappage, b) à soumettre ladite nappe fibreuse à l'action d'une solution aqueuse destinée à attaquer et éliminer partiellement les ciments naturels du lin, c) à faire passer la nappe ainsi traitée, imprégnée de la solution aqueuse, entre deux cylindres de pression, d) et à sécher le non-tissé à base de lin ainsi obtenu. It is another object of the invention to provide a process for the manufacture of the aforementioned nonwoven fabric. Typically, said method consists of: a) forming, from fibers, a fibrous web by successive carding and lapping operations, b) subjecting said fibrous web to the action of an aqueous solution intended to attack and partially remove the natural cements from flax, c) passing the thus treated sheet, impregnated with the aqueous solution, between two pressure cylinders, d) and drying the nonwoven made from linen thus obtained.
Comme on peut le comprendre, la première étape de cardage et de nappage est destinée à constituer une nappe fibreuse qui puisse être déplacée pour la réalisation de la deuxième étape et qui puisse conserver au cours du traitement aqueux une cohésion suffisante pour passer entre les cylindres exprimeurs. As can be understood, the first carding and lapping step is intended to constitute a fibrous web that can be moved to carry out the second step and that can preserve during the aqueous treatment sufficient cohesion to pass between the squeeze cylinders .
L'action du traitement aqueux vise à éliminer en partie les ciments naturels du lin étant au moins partiellement solubilisés. Cependant étant donné que la nappe ainsi traitée est imprégnée de la solution aqueuse dans laquelle reste une partie des ciments, cette partie résiduelle se retrouve sur le non-tissé après séchage. The action of the aqueous treatment aims to eliminate in part the natural cements of flax being at least partially solubilized. However, since the web thus treated is impregnated with the aqueous solution in which a portion of the cements remain, this residual portion is found on the nonwoven after drying.
Le traitement aqueux peut être réalisé par exemple par action de jets d'eau à haute pression.The aqueous treatment can be carried out for example by the action of jets of water at high pressure.
De préférence, la nappe fibreuse est soumise à au moins un aiguilletage avant le traitement aqueux. Ainsi la nappe est plus facilement manipulable, notamment s'agissant d'une nappe que l'on enroule en un lieu donné, que l'on transporte puis que l'on déroule lors du traitement aqueux. Preferably, the fibrous web is subjected to at least one needling before the aqueous treatment. Thus the web is easier to handle, especially in the case of a web that is wound in a given place, which is transported and then unrolled during the aqueous treatment.
De préférence la pression exercée entre les cylindres de pression est comprise entre 30 et 50 kg/cm2. Preferably the pressure exerted between the pressure rolls is between 30 and 50 kg / cm 2.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture d'un exemple de réalisation d'un non-tissé à base de lin, comportant des fibres à l'état fortement dissociées et comprenant encore des ciments naturels. The present invention will be better understood on reading an exemplary embodiment of a nonwoven made of linen, comprising fibers in the highly dissociated state and still comprising natural cements.
Pour la réalisation du non-tissé de l'invention, on part soit de lin teillé soit des étoupes de teillage ou encore des étoupes de peignage. Cette matière première est soumise à un premier cardage et nappage après avoir été coupée à une longueur comprise entre 80 et 110 mm pour ce qui est du lin teillé et également des étoupes , préalablement soumises à un premier cardage. For the realization of the nonwoven of the invention, one starts either linseed or towing tows or combing tows. This raw material is subjected to a first carding and topping after having been cut to a length of between 80 and 110 mm in terms of scutched linseed and also tows, previously subjected to a first carding.
A partir de cette matière en vrac, on réalise une nappe manipulable en procédant à différentes opérations, connues dans la préparation des fibres textiles destinées à la filature. Ces opérations successives comportent les matériels suivants: chargeuse peseuse, ouvreuse fine, carde, nappeur. La nappe obtenue est soumise à un pré-aiguilletage puis à un aiguilletage avant d'être mis en rouleau. From this bulk material, a manipulable web is made by carrying out various operations, known in the preparation of textile fibers for spinning. These successive operations include the following equipment: loader weighing, fine opening, carding, lapper. The sheet obtained is subjected to a pre-needling and then a needling before being rolled.
Cette mise en rouleau qui n'est pas strictement nécessaire, présente l'avantage de pouvoir réaliser ces premières opérations dans un lieu déterminé tandis que l'on réalise l'étape de traitement aqueux dans un autre lieu. Dans ce cas on déroule le rouleau et la nappe de lin aiguilletée est soumise à l'action de la solution aqueuse destinée à ramollir, éliminer partiellement voire dissoudre une partie des ciments naturels du Iin. Cette action se déroule de manière continue, par exemple par passage de la nappe aiguilletée sous des rampes de jets d'eau haute pression. This scrolling, which is not strictly necessary, has the advantage of being able to carry out these first operations in a specific place while the aqueous treatment step is carried out in another place. In this case the roll is unwound and the needled flax web is subjected to the action of the aqueous solution intended to soften, partially eliminate or even dissolve a portion of the natural cements of Iin. This action takes place continuously, for example by passing the needled web under ramps of high pressure water jets.
La nappe ainsi traitée, et encore imprégnée de la solution aqueuse passe entre deux cylindres où elle est comprimée avec une pression qui est comprise entre 30 à 50 Kg/cm2, par exemple 40 kg/cm2. Le passage entre ces rouleaux provoque une double action: d'une part une action de calandrage de la nappe de lin et d'autre part une action d'exprimage de la solution aqueuse en excès. The web thus treated, and still impregnated with the aqueous solution passes between two cylinders where it is compressed with a pressure which is between 30 to 50 kg / cm 2, for example 40 kg / cm 2. The passage between these rollers causes a double action: on the one hand a calendering action of the linen web and on the other hand a squeezing action of the excess aqueous solution.
Après séchage on obtient le non-tissé à base de lin de l'invention. Il comporte encore une certaine partie de ciments naturels, mais il est constitué principalement de fibres de lin à l'état fortement dissocié. Plus précisément lorsque l'on veut extraire les fibres de lin de ce non-tissé, on obtient principalement des fibres, faisant au maximum de I à 2 cm, extrêmement fines. Il s'agit des fibres élémentaires du lin. Bien sûr il existe encore des fibres plus grossières notamment il peut rester des résidus de pailles. On observe également, par rapport à la nappe de fibres de lin brutes avant le traitement en solution aqueuse, une différence très significative de coloris. La nappe de départ est d'un coloris très soutenu, écru, marron, tandis que le non-tissé de l'invention a un coloris beige. After drying, the nonwoven fabric of the invention is obtained. It still contains some natural cements, but it consists mainly of flax fibers in the highly dissociated state. More precisely when it is desired to extract the flax fibers of this nonwoven, mainly fibers are obtained, making a maximum of 1 to 2 cm, extremely fine. These are the elementary fibers of flax. Of course, there are still coarser fibers, in particular there may be straw residues. It is also observed, with respect to the raw flax fiber web before the treatment in aqueous solution, a very significant difference in color. The starting sheet is of a very strong color, ecru, brown, while the nonwoven of the invention has a beige color.
On remarque également une perte relativement importante de poids à l'occasion du traitement en solution aqueuse. Une telle perte peut avoisiner les 20%. There is also a relatively significant loss of weight during the treatment in aqueous solution. Such a loss can be around 20%.
Des tests comparatifs ont été réalisés, entre la nappe de lin brut aiguilletée, résultant de la première opération, comparativement à différents nontissés obtenus selon l'invention, avec des traitements en solution aqueuse d'intensité différente. Le tableau A ci-dessous reprend certains résultats de ces tests. Comparative tests were performed between the blanket of needled raw flax resulting from the first operation, compared to different nonwovens obtained according to the invention, with treatments in aqueous solution of different intensity. Table A below shows some results of these tests.
L'augmentation de la résistance dynamomètrique entre la nappe aiguilletée avant traitement en solution aqueuse et le non-tissé de l'invention apparaît de manière évidente à l'examen de ce tableau. En particulier on remarque que l'indice de résistance rapporté au gramme de non-tissé est toujours supérieur à 20N/m.g. The increase in the dynamometric resistance between the needle-punched web before treatment in aqueous solution and the nonwoven of the invention is evident from the examination of this table. In particular, it is noted that the strength index, based on the gram of nonwoven, is always greater than 20 N / m 2.
n n'y a pas de différence très significative entre les résistances dynamométriques en sens machine et en sens travers, contrairement à ce qui se passe au niveau de la nappe aiguilletée. There is no very significant difference between the dynamometric resistances in the machine direction and in the cross direction, unlike what happens at the level of the needlepunched web.
En ce qui concerne l'allongement celui-ci est par contre beaucoup plus important en sens travers, sensiblement dans les mêmes proportions que ce qui se passait pour la nappe aiguilletée, mais à un niveau nettement inférieur. Quant à la voluminosité, elle est de deux à trois fois plus faible que celle de la nappe aiguilletée. As far as the elongation is concerned, however, it is much larger in the transverse direction, in substantially the same proportions as what was happening for the needled sheet, but at a much lower level. As for voluminosity, it is two to three times lower than that of the needled sheet.
Ce non-tissé, selon l'invention, est notamment utilisable comme renfort des sols , en particulier pour le paillage des plantations, dans le domaine des espaces verts, grâce à sa bonne résistance dynamométrique et à sa totale biodégradabilité. This nonwoven, according to the invention, is particularly useful as reinforcement of the soil, particularly for mulching plantations, in the field of green spaces, thanks to its good strength and dynamometric biodegradability.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations qui ont été donnés à titre non-exhaustif, en particulier quant aux utilisations possibles d'un tel non-tissé, mais également aux différents traitements en solution aqueuse
qui peuvent être mis en oeuvre pour obtenir les caractéristiques revendiqués.The present invention is not limited to the exemplary embodiments which have been given in a non-exhaustive manner, in particular as regards the possible uses of such a nonwoven, but also to the various treatments in aqueous solution
which can be implemented to obtain the claimed characteristics.
TABLEAU A
<tb> <SEP> Résistance <SEP> dynamométrlque <SEP> Allongement <SEP> Epais. <SEP> VoL
<tb> <SEP> Poids <SEP> g/m2 <SEP> sens. <SEP> sens. <SEP> Indice <SEP> sens <SEP> sens <SEP> mm <SEP> cm3/g
<tb> <SEP> machN/m <SEP> traver. <SEP> N/m.g <SEP> mac. <SEP> traver.
<tb><tb><SEP> Resistance <SEP> Dynamometer <SEP> Elongation <SEP> Thickness. <SEP> VoL
<tb><SEP> Weight <SEP> g / m2 <SEP> direction. <SEP> meaning. <SEP> Index <SEP> sense <SEP> direction <SEP> mm <SEP> cm3 / g
<tb><SEP> machN / m <SEP> traverse. <SEP> N / mg <SEP> mac. <SEP> through.
<Tb>
<SEP> N/m <SEP> % <SEP> % <SEP>
<tb> Nappe <SEP> 130 <SEP> 248 <SEP> 110 <SEP> 1,27 <SEP> 33 <SEP> 90 <SEP> 1,636 <SEP> 12,6
<tb> aiguilletée
<tb> non-tissé <SEP> 92,3 <SEP> 2140 <SEP> 2507 <SEP> 25,11 <SEP> 6 <SEP> 23 <SEP> 0,384 <SEP> 4,2
<tb> essai <SEP> N"1 <SEP>
<tb> non-tissé <SEP> 103,3 <SEP> 2694 <SEP> 2645 <SEP> 25,85 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 0,464 <SEP> 4,5
<tb> essai <SEP> N" <SEP> 2
<tb> <SEP> non-tlsse <SEP> 110,8 <SEP> 2481 <SEP> 2324 <SEP> 21,68 <SEP> 9 <SEP> 21 <SEP> 0,590 <SEP> 5,3
<tb> <SEP> essai <SEP> N"3 <SEP>
<tb> <SEP> N / m <SEP>% <SEP>% <SEP>
<tb> Tablecloth <SEP> 130 <SEP> 248 <SEP> 110 <SEP> 1.27 <SEP> 33 <SEP> 90 <SEP> 1.636 <SEP> 12.6
<tb> needled
<tb> non-woven <SEP> 92.3 <SEP> 2140 <SEP> 2507 <SEP> 25.11 <SEP> 6 <SEP> 23 <SEP> 0.384 <SEP> 4.2
<tb> test <SEP> N "1 <SEP>
<tb> nonwoven <SEP> 103.3 <SEP> 2694 <SEP> 2645 <SEP> 25.85 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEW> 0.464 <SEP> 4.5
<tb> test <SEP> N "<SEP> 2
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<Tb>
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