FR2717737A1 - Composite film/non tissé respirant et semblable à une étoffe. - Google Patents

Composite film/non tissé respirant et semblable à une étoffe. Download PDF

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Abstract

Le composite (10) selon l'invention est fabriqué à partir d'un film respirant (12) qui est étiré et lié à une nappe fibreuse non tissée en polyoléfine (14). Certains films thermoplastiques tels que, par exemple, les films en polyéthylène basse densité linéaire, sont difficiles à lier thermiquement à des nappes non tissées en polypropylène, par exemple, du fait de l'incompatibilité entre les deux polymères. L'invention incorpore un agent de liaison dans la nappe non tissée (14), de façon à faciliter la liaison thermique entre les deux couches (12, 14). Des procédés de formation de différents composites sont également décrits.

Description

La présente invention concerne des composites non tissé/film semblables à une étoffe et respirants, ainsi que leurs procédés de formation. Plus précisément, la présente invention concerne des stratifiés non tissé/film respirants, qui contiennent un film mince respirant, stratifié en des points distincts avec une nappe fibreuse non tissée de renforcement semblable à une étoffe. La présente invention est applicable à une grande diversité de domaines dans lesquels une résistance, un confort, une capacité à "respirer" et une imperméabilité aux liquides sont nécessaires ou désirés. Deux domaines d'utilisation particuliers comprennent les articles absorbants d'hygiène intime et les articles en rapport avec les soins médicaux, comprenant les champs opératoires, les blouses et d'autres fournitures chirurgicales associées. Des exemples d'articles absorbants d'hygiène intime comprennent les changes, les serviettes hygiéniques, les vêtements pour incontinents, les culottes d'apprentissage de la propreté, les pansements, etc.
Le matériau de la présente invention peut également être utilisé pour former tout ou partie d'un article d'habillement.
De nombreux produits actuels comprennent des composants synthétiques, les articles absorbants d'hygiène intime, tels que les changes, ne constituant qu'un exemple de ceux-ci. Les changes actuels comprennent en général une nappe non tissée en fibres synthétiques comme matériau constitutif de la doublure côté corporel, positionnée au voisinage de la peau du bébé. Un noyau absorbant est placé à l'intérieur du change, lequel peut être constitué de fibres de pâte de bois naturelles, combinées à des fibres synthétiques et à des superabsorbants. Les matériaux supports ou enveloppes externes des changes sont traditionnellement constitués de films plastiques, compte-tenu des considérations économiques et de la nature imperméable aux liquides des films plastiques.
Alors que les films plastiques sont efficaces pour retenir des liquides et d'autres déchets au cours de l'utilisation, les mêmes films plastiques présentent certains inconvénients en ce sens que leur toucher n'est pas agréable, et qu'ils ne laissent pas facilement passer la vapeur d'eau de sorte que, du point de vue du confort du porteur, les films plastiques ont tendance à engendrer une hydratation de la peau, rendant ainsi les nourrissons plus prédisposés à des éruptions dues aux changes. Une solution a été de remplacer les films plastiques non poreux normaux, utilisés comme matériaux supports du change, par des films plastiques respirants. Il existe un grand nombre de procédés de fabrication d'un film respirant, y compris la création d'ouvertures et l'utilisation de charges. Lorsqu'on utilise des charges, le film est souvent écrasé entre des cylindres pour fissurer la charge, ou étiré, de façon à créer de petits interstices entre le polymère et les particules noyées dans le polymère. Un passage sinueux est ainsi généré d'une surface du film à l'autre, lequel constitue une voie d'évacuation de la vapeur d'eau tout en agissant comme une barrière contre les liquides tels que l'eau et l'urine. Les films de polyoléfines sont souvent utilisés pour fabriquer des films respirants. Un film particulièrement utile pour de telles applications est constitué d'une polyoléfine linéaire contenant des charges organiques et/ou inorganiques. De tels films de polyoléfines chargées présentent une bonne transmission de la vapeur d'eau, ce qui rend ainsi les changes plus confortables pour le porteur. Par suite, l'humidité relative et la température à l'intérieur du change ou d'un autre produit peuvent être réduites par l'utilisation de matériaux respirants. En dépit de cela, de tels films respirants ont pour inconvénient d'être froids et moites, du fait que les films respirants laissent passer l'humidité vers l'extérieur du produit où elle se condense facilement sur la surface du film. En conséquence, une autre solution a été d'essayer d'utiliser des matériaux non tissés comme matériaux supports de change.
Les nappes fibreuses non tissées, lorsqu'elles sont utilisées comme matériaux supports de change, atténuent les problèmes du film mentionnés ci-dessus ; cependant, de telles nappes fibreuses non tissées constituent en général de médiocres barrières contre le passage de liquides, y compris l'urine. Par suite, la plupart des non tissés ne conviennent pas, tels quels, comme matériaux supports. Certaines nappes fibreuses non tissées repoussent mieux les liquides que d'autres, en particulier lorsqu'elles comprennent une couche de matériau constituée de fibres minces non tissées, telle qu'une couche de matériau obtenue par fusion-soufflage. Les nappes fibreuses obtenues par fusion-soufflage sont faites à partir de fibres formées par extrusion d'un matériau thermoplastique fondu à travers des capillaires fins de filières pour former des filets ou des filaments fondus qui sont ensuite réduits en utilisant un gaz à grande vitesse.
Les fibres obtenues ont en général de très petits diamètres, généralement de 10 Um ou moins, et sont collectées sur une surface de formation sous la forme d'un matelas fibreux non tissé avec des structures de pores très petits, qui ont tendance à empêcher l'écoulement du liquide. Voir par exemple le brevet US-3 849 241 au nom de Buntin et al. Même en utilisant des couches obtenues par fusion-soufflage, de tels matériaux fibreux non tissés ne se révèlent cependant pas toujours totalement appropriés comme matériaux supports de produits d'hygiène intime.
Compte-tenu des défaillances précédentes des films et des matériaux non tissés fibreux, des tentatives ont été faites pour combiner les deux matériaux, ce qui permet ainsi de s'appuyer sur les points forts d'un matériau pour surmonter les faiblesses de l'autre. Un exemple de combinaison des meilleures qualités d'un film respirant et d'un matériau fibreux non tissé consiste à combiner un film de polyoléfine linéaire chargée et une nappe liée au filage (ou spunbonded) d'un copolymère du propylène ou du polypropylène. Afin que ces deux matériaux agissent en commun, ils doivent être reliés ou stratifiés l'un avec l'autre d'une manière ou d'une autre. Il existe un grand nombre de procédés pour relier des films et des non tissés, comprenant la liaison thermique ou par ultrasons, le collage, l'aiguilletage et la couture. Afin de conserver une barrière contre les liquides, l'aiguilletage et la couture ne sont généralement pas souhaitables, du fait que les orifices que ces procédés créent sont relativement grands et permettent par conséquent la fuite de liquides. Les adhésifs et le collage peuvent ne pas être souhaitables pour des raisons qui leur sont propres, comprenant le blocage intempestif des pores du film respirant et la rigidité globale du stratifie.
La stratification des couches de film et de non tissé fibreux devrait être relativement totale. D'une manière générale, pour obtenir une bonne stratification entre un film et un non tissé au moyen d'un adhésif, une mince couche uniforme d'adhésif doit être pulvérisée d'un côté à l'autre de toute l'interface entre les deux matériaux, ou bien des quantités plus grandes et plus localisées d'adhésif doivent être utilisées en des zones espacées les unes des autres. Des applications uniformes d'adhésif peuvent bloquer les pores sur une surface du film, et c'est souvent le cas, rendant ainsi non poreux le film précédemment poreux. Ceci n'est pas souhaitable. En utilisant de plus grandes quantités d'adhésif en des zones plus localisées, on réduit la surface du film qui est bloquée par l'adhésif, avec pour inconvénient que le stratifié film/non tissé a tendance à se rigidifier du fait de l'application concentrée de l'adhésif. Par conséquent, il serait plus souhaitable d'utiliser des techniques de stratification thermique.
La stratification thermique peut être effectuée en utilisant de la chaleur et sous pression, par exemple au moyen de cylindres à motifs chauffés et d'ultrasons. Ces deux techniques sont très bien appropriées à la liaison de films et de non tissés lorsque les deux matériaux sont composés du même polymère. Dans certains cas, cependant, les polymères utilisés pour fabriquer le film ne sont pas les mêmes que ceux utilisés pour fabriquer la nappe fibreuse non tissée.
Ceci peut être dicté à la fois par les propriétés physiques et par des raisons économiques. Un exemple est constitué par les films en polyéthylène basse densité linaire (PEBDL) et les nappes non tissées en polypropylène. Ces polymères sont thermiquement incompatibles l'un avec l'autre, en ce sens qu'ils ne peuvent pas être stratifiés thermiquement l'un avec l'autre avec une résistance de la liaison d'au moins 5 g. Il existe également un cas dans lequel les polymères utilisés pour fabriquer les deux couches sont identiques et par conséquent compatibles mais la quantité de chaleur et de pression devant être utilisée pour entraîner la stratification thermique est telle que des perforations finissent par se former dans la couche de film et que le stratifié obtenu est souvent trop rigide. Par suite, le besoin s'est fait ressentir en un procédé de liaison thermique de tels matériaux compatibles et incompatibles, qui permette d'exploiter les avantages des deux matériaux tout en leur appliquant une technique de stratification thermique. Le besoin s'est également fait ressentir pour le produit résultant. Comme expliqué en détail ci-dessous, la présente invention a satisfait à ces besoins.
La présente invention surmonte les inconvénients précités. I1 est décrit ici un composite non tissé/film semblable à une étoffe et respirant, fabriqué à partir d'un film respirant qui est lié thermiquement à une nappe non tissée fibreuse en polyoléfine. Les procédés de fabrication des matériaux précités sont également décrits.
Dans l'idéal, la liaison thermique est l'un des moyens les plus souhaitables pour stratifier un film avec une couche non tissée. La liaison thermique nécessite que les matériaux soient thermiquement compatibles. Les films et les non tissés sont souvent constitués de polymères qui confèrent au matériau particulier en question les caractéristiques désirées mais qui ne peuvent pas être facilement thermiquement liés l'un à l'autre ou qui ne peuvent pas être liés du tout. Dans le cas de la présente invention, l'agent de liaison est incorporé dans les fibres de la nappe fibreuse non tissée pour favoriser la stratification du film avec la nappe. I1 est important que la température utilisée pour lier les deux couches ensemble soit inférieure au point de fusion de la polyoléfine du film ou de la fibre, afin de conserver l'intégrité du film ou de la fibre et de réduire ainsi le risque de formation de trous d'épingle, ainsi que la perte de résistance au cours du procédé de stratification. I1 est donc important pour la présente invention que le film ou la fibre dans son intégralité ne puisse pas atteindre son point de fusion global et compromettre ainsi l'intégrité et les propriétés de barrière du composite résultant. La "localisation" de la liaison thermique par l'intermédiaire de l'additif de liaison et d'un motif de liaison individuel permet de réaliser la fixation tout en affectant au minimum la nature poreuse du film respirant et en maintenant dans le même temps de bonnes caractéristiques de flexibilité par rapport au composite ou au stratifié global.
Des matériaux convenant pour la couche de film comprennent, mais ne sont pas limités à, une polyoléfine essentiellement linéaire, telle que du polyéthylène basse densité linéaire, et des charges, telles que du carbonate de calcium. Des matériaux convenant pour la nappe fibreuse non tissée comprennent, mais ne sont pas limités à, du polypropylène et des mélanges de polyoléfines, telles que des fibres de polypropylène et des fibres de polyéthylène basse densité linéaire, ainsi que des fibres à deux composants dont un composant polyoléfinique constitue une surface extérieure des fibres.
Le procédé comprend dans un premier temps la formation d'un mélange de pré-extrusion des polymères précités puis l'extrusion du mélange en un film. Une fois que le film a été formé, il est étiré à une température inférieure au point de fusion de la portion de polymère essentiellement linéaire du film, et, plus convenablement, à une température qui est également inférieure au point de ramollissement de l'agent de liaison. En étirant le film, celui-ci est aminci et rendu poreux et respirant. Le film une fois étiré devrait présenter un taux de transmission de la vapeur d'eau d'au moins 100 g/m2/24 heures. Le film est ensuite lié à la nappe fibreuse non tissée en polyoléfine à une température inférieure au point de fusion de la portion de polymère essentiellement linéaire du film pour former un stratifié. De plus, si on le souhaite, on peut provoquer la rétractation de la couche de film après la liaison à la couche non tissée et, par suite, la rétractation du composite global qui, à son tour, crée une surface ondulée et un composite plus volumineux.
Le composite non tissé/film semblable à une étoffe et respirant, une fois formé, offre une diversité d'utilisations, dont l'utilisation comme enveloppe externe d'articles absorbants d'hygiène intime n'est pas la moindre.
De tels articles comprendront en général une doublure côté corporel et une enveloppe externe entre lesquelles est disposé un noyau absorbant. Le matériau de la présente invention peut être utilisé comme enveloppe externe, la couche fibreuse non tissée étant tournée vers la surface extérieure du produit et la couche de film étant positionnée au voisinage du noyau absorbant.
Un agent de liaison est ajouté à la couche support constituée par la nappe fibreuse non tissée , ce qui permet de réaliser une liaison thermique alors que les polymères formant tout ou partie des couches film et support sont thermiquement incompatibles. L'agent de liaison peut être ajouté au mélange de polymères constituant les fibres.
Lorsque les fibres sont des fibres à un seul composant, l'agent de liaison peut être ajouté à la fibre entière. A côté des fibres à un seul composant, il est également possible de former une couche support constituée d'une nappe fibreuse non tissée entièrement ou partiellement à partir de fibres multicomposants, telles que des fibres à deux composants. Des exemples de fibres à deux composants comprennent, mais ne sont pas limités à, des fibres ayant une configuration gaine/noyau, côte à côte et îlots-dans-la-mer.
En outre, des fibres à deux composants peuvent être utilisées pour former la couche support fibreuse non tissée. Pour toutes ces configurations de fibres, l'agent de liaison devrait être présent dans une portion de la fibre qui constitue au moins une partie de la surface externe de la fibre, de sorte que l'agent de liaison puisse être en contact et se lier avec une portion de la couche de film. Une fois que la couche support constituée par la nappe fibreuse non tissée a été formée, elle peut être thermiquement liée à la couche de film en utilisant de la chaleur, une pression, de la chaleur et une pression et/ou des ultrasons.
Dans les dessins
La figure 1 est une vue en coupe d'un composite non tissé/film semblable à une étoffe, respirant, selon la présente invention ; et
la figure 2 est une vue schématique d'un procédé de formation d'un composite non tissé/film semblable à une étoffe, respirant, selon la présente invention.
La présente invention concerne un stratifié non tissé/film amélioré qui contient un film constitué d'une polyoléfine essentiellement linéaire et d'une charge, film qui est lié thermiquement à une nappe fibreuse non tissée à base de polyoléfine. Par exemple, les films en polyéthylène basse densité linéaire traditionnels ne peuvent pas être liés thermiquement à des nappes non tissées à base de polypropylène, du fait de l'incompatibilité entre les polymères constituant les couches de film et de non tissé et entre leurs points de fusion. La présente invention fournit un film respirant qui, du fait de sa composition et de ses conditions de traitement uniques, peut être lié thermiquement à une nappe non tissée à base de polyoléfine. L'agent de liaison est ajouté à la nappe fibreuse non tissée et, en particulier, au mélange de polymères formant au moins une portion de la surface extérieure d'une pluralité des fibres constituant la nappe non tissée.
Dans ce cas, le procédé de formation du stratifié non tissé/film comprend les étapes consistant à
former une couche de film comprenant, en poids sec, par rapport au poids total du film, d'environ 30 à environ 80% d'une charge et d'environ 20 à environ 70% d'une polyoléfine,
étirer ladite couche de film, et
lier une nappe fibreuse non tissée à ladite couche de film par une pluralité de fibres à l'intérieur de ladite nappe fibreuse non tissée, lesquelles contiennent une polyoléfine et un agent de liaison, ladite polyoléfine et ledit agent de liaison étant présents sur au moins une portion d'une surface externe desdites fibres.
Dans une forme d'exécution particulière, un film respirant, contenant un polyéthylène basse densité linéaire, est lié thermiquement à une nappe non tissée en polypropylène. Le stratifié obtenu présente plusieurs caractéristiques dont un toucher doux semblable à celui d'une étoffe sur une surface extérieure et une bonne perméabilité à la vapeur d'eau, tout en agissant encore comme une barrière contre le passage de liquides. En outre, du fait du fort étirage et du chargement du film en polyéthylène à basse densité linéaire, le film est respirant, très doux au toucher et est très peu sonore. Par suite, bien que nous n'entendions pas nous limiter aux utilisations particulières décrites ici, le stratifié de la présente invention offre une utilisation particulière comme matériau support de produits absorbants d'hygiène intime, comprenant les changes, les serviettes hygiéniques, les culottes d'apprentissage de la propreté, les vêtements pour incontinents, les pansements, etc. Le matériau de la présente invention peut également être utilisé pour former tout ou partie d'un article d'habillement. De plus, le matériau de la présente invention peut être utilisé pour former tout ou partie de fournitures hospitalières telles que des champs opératoires, des blouses, des articles de nettoyage, des enveloppes de chaussures, des masques faciaux et des bonnets. Par conséquent, ces utilisations, ainsi que d'autres, entrent dans le champ de la présente invention.
D'autres moyens peuvent être envisagés pour lier thermiquement ou stratifier deux couches qui seraient sinon thermiquement incompatibles. Les stratifiés obtenus seraient également appropriés aux utilisations exposées ci-dessus.
Si l'on se réfère à la figure 1, le composite ou stratifié 10 de la présente invention sous sa forme la plus basique comprend une couche de film 12 et une couche support et de confort constituée d'une nappe fibreuse non tissée en polyoléfine 14, qui ont été liées thermiquement l'une à l'autre. Bien que ceci constitue la configuration de base de la présente invention, des couches supplémentaires de matériau peuvent être ajoutées au composite 10 pour former des composites multicouches si on le souhaite. Par exemple, une seconde nappe fibreuse non tissée en polyoléfine (non représentée) peut être liée à la couche de film 12 sur un côté du film opposé à la première nappe fibreuse non tissée en polyoléfine 14.
La couche de film 12 comprend deux composants de base, le premier étant une polyoléfine essentiellement linéaire telle que du polyéthylène basse densité linéaire et le second étant une charge. Ces deux composants sont mélangés l'un à l'autre, chauffés puis extrudés en une couche de film en utilisant un procédé de production de film quelconque connu de l'homme du métier spécialiste des films, comprenant le moulage et le soufflage. D'autres additifs et ingrédients peuvent être ajoutés à la couche de film, pourvu qu'ils n'interfèrent pas trop avec l'aptitude du film à "respirer" et à se lier thermiquement avec la couche de confort constituée par la nappe fibreuse non tissée en polyoléfine 14.
Le polyéthylène basse densité linéaire (PEBDL) s'est révélé être relativement bien approprié comme base de film lorsque des quantités adéquates d'un agent de liaison sont mélangées au polyéthylène basse densité linéaire. Cependant, on suppose que toute polyoléfine essentiellement linéaire peut être utilisée dans la présente invention. Telle qu'utilisée ici, l'expression "polyéthylène basse densité linéaire" est censée comprendre les polymères de l'éthylène et les co-monomères d'alpha-oléfines supérieures, telles que les alpha-oléfines C3-C12 ainsi que leurs combinaisons.
Par "essentiellement linéaire" on entend que la chaîne principale du polymère est linéaire, avec moins de cinq ramifications à longue chaîne environ pour mille unités éthylène. Les ramifications à longue chaîne comprennent les chaînes carbonées supérieures à C12. Pour les polyoléfines essentiellement linéaires qui ne sont pas élastiques, la ramification à courte chaîne (C3-C12), due à l'inclusion du co-monomère, sera habituellement limitée à moins de vingt chaînes courtes pour mille unités éthylène et à vingt ou plus pour les polymères qui sont élastomères. Des exemples de polyoléfines essentiellement linéaires comprennent, mais ne sont pas limités à, les polyoléfines linéaires telles que l'éthylène, le propylène, le l-butène, le 4-méthyl-pentène, le l-hexène, le l-octène et les oléfines supérieures, ainsi que les copolymères des précédentes. De plus, des copolymères de l'éthylène et d'autres oléfines comprenant le pentène, l'hexène, l'heptène, l'octène, le décène, etc. constituent également des exemples de polymères thermoplastiques essentiellement linéaires.
Un objectif principal de la présente invention est de fournir des moyens pour lier thermiquement des films respirants, fabriqués à partir de telles polyoléfines essentiellement linéaires, à des nappes fibreuses non tissées en polyoléfine sans détruire l'intégrité des couches individuelles et en particulier de la couche de film. En ajoutant une quantité, contenue dans un intervalle précis, d'un agent de liaison, le film et le non tissé peuvent être liés à des températures et/ou des pressions inférieures avec des pourcentages moindres de zones de liaison globales. De plus, les films et les nappes non tissées incompatibles, tels que les films en PEBDL et les nappes non tissées en polypropylène, peuvent maintenant être efficacement stratifiés. Le stratifié une fois créé est toujours très doux et souple et généralement exempt de perforations involontaires, provoquées par une liaison excessive pour atteindre la stratification appropriée.
Pour qu'un film en PEBDL et une nappe non tissée en polypropylène soient compatibles, il serait souhaitable de pouvoir lier thermiquement les deux couches à une température égale ou inférieure au point de fusion du film en PEBDL, avec une zone de liaison globale égale à, ou approximativement égale à, 15% et que le stratifié obtenu soit suffisamment résistant pour qu'une charge d'au moins 5 g soit nécessaire pour séparer les deux couches, en utilisant l'essai de résistance de la liaison exposé ci-dessous. Cela est rendu possible par l'adjonction d'un agent de liaison, ou agent renforçant la collabilité, aux fibres de la couche support et de confort constituée par la nappe fibreuse non tissée 14.
L'expression "agent de liaison" telle qu'utilisée ici se réfère à un additif qui, lorsqu'il est ajouté aux fibres de la couche non tissée permettra la liaison de la couche de film à la couche non tissée, à une température d'au moins 50C inférieure au point de fusion du polymère thermoplastique primaire essentiellement linéaire du mélange de polymères du film, le polymère "primaire" étant le polyéthylène basse densité linéaire dans ce cas. De plus, la résistance de la liaison ou la résistance au pelage du stratifié résultant devrait être d'au moins 5 g.
Les agents de liaison peuvent également être appelés résines renforçant la collabilité et sont discutés dans le brevet US-4 789 699 au nom de Kieffer et al. Le but de l'agent de liaison de la présente invention est de permettre la liaison des couches de film et de non tissé à une température plus basse. Des exemples d'agents de liaison comprennent les résines hydrocarbonées hydrogénées, telles que les résines renforçant la collabilité REGALREZR et
ARKONR P. Les résines renforçant la collabilité REGALREZR sont disponibles auprès de Hercules, Inc. de Wilmington,
Delaware, USA. Les résines renforçant la collabilité
REGALREZR sont des résines non polaires hautement stables, de couleur claire et de bas poids moléculaire. La qualité 3102 est connue pour avoir un point de ramollissement de 1020C R &
B, une densité à 210C de 1,04, une viscosité à l'état fondu de 100 poises à 1490C et une température de transition vitreuse Tg de 510C. La résine renforçant la collabilité
REGALREZR 1094 est connue pour avoir un point de ramollissement de 940C, une densité à 210C de 0,99, une viscosité à l'état fondu de 100 poises à 1260C et une température de transition vitreuse Tg de 330C. La qualité 1126 est connue pour avoir un point de ramollissement de 1260C, une densité à 210C de 0,97, une viscosité à l'état fondu de 100 poises à 1590C et une température de transition vitreuse Tg de 650C.
Les résines ARKONR P sont des résines synthétiques renforçant la collabilité, fabriquées par Arakawa Chemical,
Inc., de Chicago, Illinois, USA, à partir de résines hydrocarbonées du pétrole. La qualité P-70, par exemple, a un point de ramollissement de 700C, alors que la qualité P-100 a un point de ramollissement de 1000C et que la qualité P-125 a un point de ramollissement de 125"C.
La résine ZONATECR 501 constitue un autre agent renforçant la collabilité qui est un hydrocarbure de terpène avec un point de ramollissement de 1050C, fabriqué par
Arizona Chemical Company de Panama City, Florida, USA. La résine EASTMANR 1023PL est un agent renforçant la collabilité constitué de polypropylène amorphe avec un point de ramollissement de 150-1550C, disponible auprès de Eastman
Chemical Company, Longview, Texas, USA.
En général, d'autres exemples d'agents de liaison comprennent, mais ne sont pas limités à, des polyamides, des copolymères de l'éthylène, tels que l'éthylène-acétate de vinyle (EAV), l'éthylène-acrylate d'éthyle (EAE), l'éthylène- acide acrylique (EAA), l'éthylène-acrylate de méthyle (EAM) et l'éthylène normal-acrylate de butyle (ENAB), la colophane et ses dérivés, les résines hydrocarbonées, les résines de polyterpènes, le polypropylène atactique et amorphe. Ils comprennent également les copolymères éthylène-propylène essentiellement amorphes, communément appelés caoutchoucs éthylène-propylène (CEP), une classe de matériaux connus sous le nom de polypropylène choc (PPC) et des polymères oléfiniques thermoplastiques dans lesquels du CEP est mécaniquement dispersé ou moléculairement dispersé, via une polymérisation en réacteur à plusieurs étapes, dans du polypropylène ou des mélanges de polypropylène et de polyéthylène.
On notera que la liste précédente d'agents de liaison ou d'agents renforçant la collabilité ne constitue qu'une illustration et n'a pas pour but de limiter la portée de la présente invention. Tout agent de liaison qui peut être mélangé avec les autres polymères des fibres, qui est apte à permettre la liaison de la couche de film à la couche non tissée à des températures inférieures d'au moins 50C à la température de fusion du polymère thermoplastique primaire essentiellement linéaire du mélange du film ou de fibres et qui est apte à créer une liaison entre les couches qui nécessite une charge d'au moins 5 g pour séparer les couches, est considéré être un agent de liaison convenant aux objectifs de la présente invention.
En plus de la polyoléfine essentiellement linéaire, le film peut également comprendre une charge. Tel qu'utilisé ici, le terme "charge" est supposé comprendre les particules et les autres formes de matériaux qui peuvent être ajoutés au mélange d'extrusion du film polymère et qui n'interfèreront pas chimiquement avec, ou n'affecteront pas de façon nuisible, le film extrudé mais qui sont aptes à être dispersés uniformément dans tout le film. En général, les charges revêtiront la forme de particules et auront habituellement une forme plutôt sphérique avec des tailles moyennes de particules comprises entre environ 0,1 et environ 7 ym. La présente invention comprend aussi bien des charges organiques qu'inorganiques, pourvu qu'elles n'interfèrent pas avec le procédé de formation du film, l'aptitude à respirer du film obtenu ou son aptitude à se lier thermiquement à la nappe fibreuse non tissée ou à la couche de confort en polyoléfine. Des exemples de charges comprennent le carbonate de calcium (CaCO3), différentes sortes d'argile, la silice (SiO2), l'alumine, le sulfate de baryum, le carbonate de sodium, le talc, le sulfate de magnésium, le dioxyde de titane, les zéolites, le sulfate d'aluminium, les poudres du type cellulose, la terre de diatomée, le sulfate de magnésium, le carbonate de magnésium, le carbonate de baryum, le kaolin, le mica, le carbone, l'oxyde de calcium, l'oxyde de magnésium, l'hydr formé, il a un poids par unité de surface inférieur à environ 100 g/m2 et, après étirage et amincissement, son poids par unité de surface sera inférieur à environ 35 g/m2 et, plus convenablement, inférieur à environ 18 g/m2.
Le film utilisé dans les exemples ci-dessous était un film soufflé ; cependant, d'autres types de films entrent également dans le champs de la présente invention, pourvu que la technique de formation soit compatible avec les films chargés. Le film tel que formé initialement est généralement trop épais et trop bruyant, puisqu'il a tendance à produire un son de "crécelle" lorsqu'on le secoue et que le film ne présente pas encore une aptitude suffisante à respirer, telle que mesurée par son taux de transmission de la vapeur d'eau.
Par conséquent, le film est chauffé à une température d'au moins 5"C environ inférieure au point de fusion du polymère thermoplastique essentiellement linéaire puis étiré à au moins 2,5 fois environ sa longueur d'origine pour amincir le film et le rendre poreux. Plus convenablement, la température à laquelle le film est chauffé pendant l'étirage est également inférieure au point de ramollissement de l'agent de liaison. Pour certains agents de liaison, le point de ramollissement est donné sous forme d'une gamme de valeurs.
Par suite, "le chauffage au-dessous du point de ramollissement" se ferait à une température inférieure à la plus haute température de la gamme.
Une caractéristique supplémentaire du procédé d'amincissement est la modification de l'opacité du film. Le film formé est relativement transparent mais, après étirage, il devient opaque. De plus, puisque que le film prend une orientation pendant le procédé d'étirage, il devient également plus doux et souple et il n'a pas le degré de "bruit" qu'il avait avant l'étirage. Compte-tenu de ces facteurs, et du désir d'obtenir un taux de transmission de la vapeur d'eau d'au moins 100 g/m2/24 heures, le film devrait être aminci à tel point qu'il présente un poids par unité de surface inférieur à environ 35 g/m2 pour des applications comme article absorbant d'hygiène intime et, plus convenablement, inférieur à environ 18 g/m2.
La couche de confort fibreuse non tissée 14 est constituée de fibres de polyoléfine, telle que du polypropylène. Dans les exemples, la nappe non tissée est une nappe liée au filage en polypropylène, mais d'autres fibres de polyoléfine peuvent également être utilisées. Les mélanges de fibres sont également possibles, comprenant différentes fibres de polyoléfine et mélanges de polyoléfines et des fibres qui ne sont pas en polyoléfine, telles que des fibres à deux composants, formées d'un noyau en polypropylène et d'une gaine en polyéthylène, et des fibres de polyester. Des fibres naturelles peuvent également être comprises dans la nappe fibreuse non tissée. Des types de fibres particuliers comprennent les fibres à composant unique et les fibres multicomposants telles que les fibres à deux composants à configuration côte à côte, gaine/noyau ou îlots-dans-la-mer.
Les fibres peuvent être droites ou ondulées, creuses ou pleines. Elles peuvent avoir des sections transversales généralement circulaires ou non circulaires, y compris des sections transversales à deux lobes, à trois lobes et en X.
Les longueurs des fibres peuvent être courtes comme des fibres coupées ou longues comme des fibres obtenues par fusion-soufflage ou liées au filage. Les épaisseurs des fibres dépendront des propriétés désirées. Les fibres étroites produiront une nappe non tissée plus souple et douce, alors que les fibres plus épaisses produiront une résistance et une résilience supérieures. Selon une autre possibilité, des mélanges de diamètres de fibres peuvent être utilises. Pour des applications dans des articles absorbants d'hygiène intime, les diamètres des fibres seront habituellement compris entre environ 0,11 et environ 0,55 tex (environ 1 et environ 5 deniers). Aux fins de la présente invention, une "nappe fibreuse non tissée à base de polyoléfine" et une "nappe fibreuse non tissée en polyoléfine" se réfèrent collectivement à une nappe fibreuse non tissée dans laquelle au moins 50% environ de la région superficielle des fibres formant la nappe est constituée d'une polyoléfine.
Une diversité de procédés de formation d'une nappe non tissée peuvent être utilisés dans la présente invention. Des exemples comprennent, mais ne sont pas limités à, le dépôt humide et à l'air, le cardage de fibres courtes et la liaison de fibres courtes, le filage en solution, le procédé de fusion-soufflage et la liaison au filage. Tous ces procédés sont bien connus de l'homme du métier. Les nappes en polypropylène liées au filage sont particulièrement bien appropriées à la présente invention. Les nappes liées au filage peuvent être fabriquées selon les enseignements du brevet US-4 340 563 au nom de Appel, cédé à la déposante. Les matériaux liés au filage sont fabriqués par extrusion d'un matériau thermoplastique fondu sous forme de filaments au travers d'une pluralité de capillaires dans une filière pour filaments, le diamètre des filaments extrudés étant ensuite réduit par exemple au moyen d'un étirage avec éjection ou d'autres mécanismes de liaison au filage bien connus.
Une fois que la couche de confort constituée par la nappe fibreuse non tissée 14 s'est formée, elle peut être pré-liée pour augmenter sa résistance et son intégrité. La nappe liées au filage en polypropylène, utilisée dans les exemples, a été pré-liée en utilisant un motif de liaison par points avec une zone superficielle de liaison d'environ 15, en utilisant une densité de liaison comprise entre environ 15 à 47 points de liaison par cm2 (100 à 300 points de liaison par pouce2). Des densités de liaison à la fois supérieures et inférieures à cet intervalle peuvent également être utilisées, la densité spécifique dépendant de la taille des points de liaison individuels.
Pour former le composite non tissé/film semblable à une étoffe et respirant 10 de la présente invention, la couche de film 12 et la couche non tissée fibreuse en polyoléfine 14 sont mises en contact l'une avec l'autre puis liées thermiquement l'une à l'autre en utilisant un moyen de liaison 16 tel que représenté à la figure 2 des dessins.
Habituellement, le film aura été extrudé, étiré et aminci puis enroulé sur un cylindre 20 avant d'être incorporé dans le composite. Selon une autre possibilité, le film peut être enroulé sur un cylindre à l'état non étiré puis étiré et aminci lorsqu'il est introduit dans le procédé. Une autre possibilité encore consiste à former et étirer le film en continu.
La nappe fibreuse non tissée peut également être préformée et déroulée depuis un cylindre d'alimentation 22 dans le procédé de liaison. Selon une autre possibilité, elle peut également être formée en continu. Si le film 12 et la nappe non tissée 14 sont introduits dans l'appareil de liaison 16 à la même vitesse, un composite 10 sera formé qui sera relativement bi-dimensionnel. Selon une autre possibilité, le composite 10 peut être contraint de se rétracter, de façon à produire une structure ondulée, plus épaisse et plus tri-dimensionnelle. Une manière de provoquer cette rétractation est de placer l'une des deux couches sous tension pendant le procédé de liaison, par exemple en accélérant et/ou freinant l'une des deux couches, de telle sorte qu'elle est temporairement étirée ou dilatée. Une fois que la liaison s'est produite, les forces d'étirage ou de freinage sont éliminées et le composite se rétracte, provoquant ainsi des ondulations. Une autre façon de procéder consiste à utiliser l'état sous contrainte des molécules de polyoléfine linéaire orientées à l'intérieur de la couche de film. Par suite de l'application de chaleur à la couche de film 12, celle-ci aura souvent tendance à se rétracter. Par conséquent, si le composite 10 est enroulé sur un rouleau applicateur 18 à une vitesse inférieure à la vitesse du composite au niveau de l'appareil de liaison 16, le film se détendra, provoquant ainsi des ondulations.
La liaison thermique des deux couches l'une à l'autre peut être réalisée suivant au moins deux procédés. Le premier consiste à utiliser de la chaleur et une pression, par exemple à l'aide de cylindres de liaison à motifs et chauffés. Les deux cylindres peuvent être à motifs ou l'un peut être à motifs et l'autre lisse. L'un des cylindres, ou les deux, peu(ven)t être chauffé(s) ou une source thermique secondaire peut être utilisée. Si les conditions l'exigent, l'un des cylindres peut être refroidi. Dans tous les cas, le chauffage devrait être ajusté de façon à ce que l'agent de liaison devienne collant, pour à lier les deux couches l'une à l'autre tout en maintenant la température à une valeur d'au moins 50C environ inférieure au point de fusion de la polyoléfine primaire essentiellement linéaire du film. Par "primaire" on entend la polyoléfine essentiellement linéaire ayant le pourcentage pondéral le plus élevé, par rapport au poids total du film, s'il y a plus d'une polyoléfine essentiellement linéaire dans le mélange de polymères du film.
Les motifs et la surface de liaison peuvent varier en fonction de l'utilisation finale particulière. Des motifs de liaison appropriés peuvent comprendre les liaisons par points, les lignes continues, les motifs décoratifs et leurs combinaisons. La surface de liaison dépendra du degré de stratification désire. Pour des applications comme article absorbant d'hygiène intime, la liaison devrait être suffisante pour qu'une charge d'au moins 5 g soit nécessaire pour séparer les deux couches.
Le second procédé de liaison est la liaison par ultrasons qui est également bien connue de l'homme du métier.
Là encore, le cylindre enclume peut présenter l'un quelconque des motifs de liaison décrits ci-dessus.
Le composite une fois formé peut être utilisé pour une grande diversité d'applications dont l'enveloppe externe d'articles absorbants d'hygiène intime n'est pas la moindre.
De tels articles comprennent en général une doublure côté corporel, un noyau absorbant et une couche support ou enveloppe externe. Le matériau de la présente invention peut être utilisé comme enveloppe externe, la couche de nappe fibreuse non tissée étant tournée vers l'extérieur de l'article et la couche de film étant tournée vers le noyau absorbant. L'enveloppe externe et la doublure côté corporel sont reliées plusieurs fois l'une à l'autre, de façon à enfermer le noyau absorbant. Souvent, la doublure côté corporel est également constituée d'une nappe fibreuse non tissée en polyoléfine. Par suite, du fait de la présence de l'agent de liaison, la couche de film et la doublure côté corporel peuvent être thermo-soudées l'une à l'autre de la même manière que les deux couches du matériau composite de la présente invention.
Comme mentionné précédemment, les fibres formant la couche 14 peuvent être des fibres coupées ou des fibres plus longues et plus continues, comme c'est le cas dans les nappes obtenues par fusion-soufflage et liées au filage. Dans tous les cas, il est possible de fabriquer les fibres à partir d'un seul polymère, par exemple une fibre droite en polyoléfine, ou à partir d'une fibre multi-composants, telle qu'une fibre à deux composants. Dans ces deux types de fibres, l'agent de liaison doit être présent sur la surface externe des fibres, de telle sorte que la liaison entre les couches de film et de non tissé puisse être obtenue. Avec les fibres droites, telles que les fibres de polyéthylène, l'agent de liaison peut être ajouté au premix de polyéthylène et extrudé pour donner des fibres. Pour les fibres à deux composants, l'agent de liaison doit être ajouté à l'un des polymères qui aboutira sur une surface exposée de la fibre.
Dans le cas des fibres à noyau et gaine, ce serait la gaine, alors dans celui des fibres à éléments côte à côte, l'agent de liaison serait ajouté soit à l'un, soit aux deux polymères, puisque tous deux seraient exposés pour former une surface externe de la fibre.
En général, l'agent de liaison devrait être présent en pourcentage pondéral d'environ 2 à environ 20% du polymère formant les fibres de polyoléfine auquel il est ajouté, par rapport au poids total du polymère dans le mélange utilisé pour former cette portion de fibre. Ainsi, dans une fibre droite en polyéthylène, le mélange de polymères serait constitué d'environ 2 à environ 20% en poids d'agent de liaison et d'environ 80 à environ 98% en poids de polyéthylène, en l'absence d'autres matériaux dans le mélange de polymères de la fibre. Pour les fibres à deux composants ou multi-composants, les pourcentages seraient basés sur le poids total du mélange pour ce composant particulier. De plus, si, par exemple, la fibre était une fibre polypropylène/polyéthylène côte à côte, l'agent de liaison serait ajouté aux deux composants polyoléfiniques, une fois encore dans les mêmes pourcentages pondéraux par rapport à chacun des composants individuels, à savoir d'environ 2 à environ 20% en poids du poids total pour chacun des composants polymères individuels de la fibre.
Puisqu'il est possible de mélanger différents types et compositions de fibres dans la même nappe non tissée, il n'est pas nécessaire que le même agent de liaison soit présent sur la surface externe de toutes les fibres de la nappe, pourvu qu'une liaison suffisante entre les couches de film et non tissée puisse être obtenue, de telle sorte qu'elle nécessite au moins une charge de 5 g pour séparer ou déstratifier les couches. Cela serait habituellement le cas si au moins 50% en poids des fibres de la couche fibreuse non tissée contenaient l'agent de liaison comme décrit ci-dessus.
Finalement, dans le choix de l'agent de liaison et des conditions de liaison, il faudrait choisir un agent de liaison qui permette la liaison à une température inférieure au point de fusion de la polyoléfine de la couche de film.
Les matériaux de la présente invention fournissent un composite non tissé/film semblable à une étoffe et respirant, présentant une bonne adhérence entre les couches. La couche non tissée a pour fonction de renforcer la mince couche de film respirant et, lorsque le composite est utilisé comme enveloppe externe d'un article absorbant d'hygiène intime tel qu'un change, la couche non tissée aide à surmonter le caractère froid et moite du film respirant. En outre, du fait de l'incorporation de l'agent de liaison dans le mélange de polymères de la fibre, il est possible de stratifier thermiquement des couches ou des polymères sinon incompatibles les uns avec les autres.

Claims (2)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de formation d'un stratifié non tissé/film comprenant
la formation d'une couche de film (12) comprenant, en poids sec, par rapport au poids total du film (12), d'environ 30 à environ 80% d'une charge et d'environ 20 à environ 70k d'une polyoléfine,
l'étirage de ladite couche de film (12),
la liaison d'une nappe fibreuse non tissée (14) à ladite couche de film (12) par une pluralité de fibres à l'intérieur de ladite nappe fibreuse non tissée (14) qui contiennent une polyoléfine et un agent de liaison, ladite polyoléfine et ledit agent de liaison étant présents sur au moins une portion d'une surface externe desdites fibres.
2 - Stratifié non tissé/film (10) comprenant
une couche de film (12) comprenant, en poids sec, par rapport au poids total du film (12), d'environ 30 à environ 80% d'une charge et d'environ 20 à environ 70% d'une polyoléfine, et
une nappe fibreuse non tissée (14) liée à ladite couche de film (12) par une pluralité de fibres à l'intérieur de ladite nappe fibreuse non tissée (14) qui contiennent une polyoléfine et un agent de liaison, ladite polyoléfine et ledit agent de liaison étant présents sur au moins une portion d'une surface externe desdites fibres.
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