FR2884530A1 - Support fibreux destine a etre impregne de liquide. - Google Patents

Abstract

Support fibreux destiné à être imprégné de liquide, dont les fibres sont constituées à 100 % de fibres cellulosiques, caractérisé en ce en ce qu'il présente, avant crêpage ou gaufrage, une résistance à la traction à l'état humide supérieure à 2,4 N/15mm dans le sens travers, une capacité d'absorption d'eau d'au moins 300% et contient moins de 2% g sec d'agent de résistance à l'état humide par rapport au poids sec de fibres.

Description

général, au moins 30% en poids du support. La présence de fibres

synthétiques engendre un certain nombre d'inconvénients.

Tout d'abord, elles ont une incidence sur le coût final du produit qui devient particulièrement élevé. En outre, elles rendent le produit non biodégradable. Par ailleurs, elles nécessitent un traitement d'imprégnation pour permettre leur liaison aux fibres cellulosiques. Or, les composants de ces traitements sont modifiés par les solutions de nettoyage et polluent les surfaces, en particulier les surfaces vitrées, en laissant un voile graisseux sur celles-ci. Par ailleurs, on observe, notamment pour le nettoyage des vitres, que ce type de lingette glisse difficilement sur la surface. Enfin, en termes de procédé de fabrication, celui-ci ne peut être effectué qu'à des vitesses relativement faibles, de l'ordre de 180m/min à 300 m/min. Bien entendu, le coût des fibres synthétiques et cette vitesse ne sont pas sans incidences sur le coût final.

La solution qui est apparue la plus évidente pour supprimer l'ensemble de ces inconvénients a été de substituer les fibres synthétiques par des fibres cellulosiques et ainsi proposer un support essentiellement préparé à partir de fibres 100% cellulosiques.

Le document US-A-4 725 489 décrit par exemple un support 100% cellulosique obtenu par technique d'air laid. Le document ne donne aucune indication concernant la résistance à l'état humide et la rigidité du support obtenu. Il est toutefois indiqué que la lingette doit être suffisamment fermée pour éviter d'être trouée par les doigts de l'utilisateur au moment de son application sur la surface à nettoyer. Pour présenter une résistance à l'état humide suffisante, il est connu de l'homme du métier spécialisé dans la technologie air laid, d'ajouter une forte proportion d'agent conférant une résistance à l'état humide. En général, cet agent de résistance se présente sous la forme d'un latex et représente au minimum 15% en sec du poids du support. Plus précisément, pour 100g de fibres cellulosiques sèches, il est nécessaire d'introduire de 15 g à 25 g sec de latex. Ceci s'explique par le fait qu'en technologie air laid, les fibres sont maintenues en suspension sous forme individualisées, de sorte que c'est chaque fibre qui doit être en contact avec l'agent de résistance à l'état humide. De cette forte proportion, il suit que la lingette est difficilement, voire pas du tout biodégradable. Enfin, la technique d'air laid ne s'applique en général qu'à des fibres courtes. En termes de procédé de fabrication, celui-ci ne peut être effectué qu'à des vitesses faibles de l'ordre de 66 m /min à 150m/min pour un support de 50 g/m2.

Le Demandeur fabrique lui-même des lingettes humides, utilisées notamment comme rince-doigts. Ces lingettes humides, comprenant pour l'essentiel des fibres longues, présentant une rigidité et une résistance particulièrement élevées, cette dernière étant en pratique supérieure à 3, 0 N/15 mm en sens travers et à 7,5 N/15 mm en sens marche pour des grammages d'environ 40 g/m2 à 45 g/m2 mais une capacité d'absorption d'eau relativement faible, de l'ordre de 170% à 230%. Elles sont obtenues par voie papetière selon un procédé consistant à former la feuille par voie humide avec égouttage classique, à presser la feuille à raison de plusieurs tonnes au cm2. La feuille est ensuite séchée sur des cylindres, sans pressage autre que celui résultant de l'habillage et des conditions opérationnelles de tirages dans les différentes sections de la sécherie, jusqu'à obtenir environ 95% de sec. Malgré une moindre rigidité conférée par l'action de crêpage, ces supports aux capacités limitées en absorption de liquides en font des produits incompatibles avec une utilisation comme lingette humide pour le nettoyage de surfaces où l'absorption plus élevée et la souplesse sont des critères essentiels.

Il convient enfin de citer le cas des "tissues". Ce que le marché américain désigne par la dénomination "tissue" est un produit 100% cellulosique, à base essentiellement de fibres courtes (70%). Par rapport aux fibres longues, les fibres courtes sont très appréciées car elles confèrent aux tissues' douceur et faible rigidité. En effet, la résistance au drapé à sec donné par les fibres courtes est approximativement 10 fois moins élevée que celle donnée par les fibres longues. Le marché visé est celui de l'essuie-tout, mouchoir, serviette ou encore papier toilette, utilisés à l'état sec en vue d'absorber des liquides.(US2005/0006043). Le pourcentage d'absorption de liquide et la combinaison faible rigidité et douceur à sec sont les objectifs principaux. Le niveau d'absorption particulièrement satisfaisant oscille entre 350 et 450%. La faible rigidité à sec donne une résistance au drapé d'environ 4N pour un tissues' d'un grammage de 45+/-5g ayant une surface de 100cm2. Que les tissus soient imprégnés avant ou après usage, ils se déchirent immédiatement du fait de leur faible résistance à l'état humide. Cette faible résistance à l'état humide résulte principalement des faibles caractéristiques mécaniques initiales voulues pour la douceur et la faible rigidité. Cette faible résistance résulte notamment d'un taux d'agent de résistance à l'état humide inférieur à 0.2% tel que décrit dans les documents US 2005/0034826A et US2005/0006043A.

L'objectif de l'invention est donc de proposer un support 100% cellulosique alliant souplesse, résistance et capacité d'absorption compatibles avec les utilisations envisagées.

Le second objectif de l'invention est de développer un support 100% cellulosique qui soit moins cher à produire que ses homologues non tissés à base de fibres synthétiques ou 100% cellulosique obtenus par air laid.

Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est de développer un support qui soit biodégradable. Par support biodégradable , on désigne un support répondant à la norme NF U 52-001 Pour ce faire, le Demandeur a mis au point un support fibreux destiné à être imprégné de liquide en vue de son utilisation comme lingette humide, contenant, en tant que fibres, 100 % de fibres cellulosiques, le support se caractérisant en ce qu'il présente, avant crêpage ou gaufrage, une résistance à la traction à l'état humide supérieure à 2,4 N/15mm dans le sens travers, une capacité d'absorption d'eau d'au moins 300% et contient moins de 2 % g sec, avantageusement moins de 1.8% g sec d'agent de résistance à l'état humide par rapport au poids sec de fibres.

La capacité d'absorption d'eau est définie comme suit: un support de 10 cm de coté conditionné à 23 C et 50% d'humidité relative est pesé. La capacité d'absorption d'eau du support s'effectue en immergeant pendant 2 min dans de l'eau distillée à 20 C +1- 1, l'échantillon initialement pesé. L'échantillon est ensuite retiré de l'eau pour être égoutté verticalement pendant 2 min. L'échantillon est ensuite immédiatement pesé. Le pourcentage d'absorption est calculé comme suit: Absorption d'eau = ((poids égoutté - poids initial)/ poids initial) x 100.

Compte tenu de la faible proportion d'agent de résistance à l'état humide, le support cellulosique est complètement biodégradable. En pratique, l'agent de résistance à l'état humide est choisi dans le groupe comprenant les resines polyamide epichlorhydrine. Il peut-être remplacer par une résine polyisocyanate (résine Isovin de Bayer) exempte d'AOX, DCP et d'epichlorhydrine ou par tout autre traitement pouvant procurer le même niveau de résistance humide permanent.

En terme de procédé de fabrication, contrairement aux procédés papetiers classiques mis en oeuvre par exemple pour la fabrication des rince doigts, la feuille de l'invention, une fois sortie de la zone d'égouttage, ne passe pas dans une section presse pour subir un essorage mécanique complémentaire, mais est séchée directement sans pression, que ce soit, par exemple, sur une série de cylindres chauffés, ou par séchage par air chaud traversant sur un ou plusieurs cylindres perforés. En procédant de la sorte, on obtient un support suffisamment poreux et épais pour présenter une capacité d'absorption d'eau d'au moins 300% compatible avec les utilisations envisagées, support susceptible d'être fabriqué à des vitesses élevées, supérieure à 400 m/min.

En pratique, le support avant crêpage ou gaufrage présente une main comprise entre 3,2 et 3,8 (100kpa 2,2 cm2), une porosité Textet comprise entre 80 L/m2/sec et 400 L/m2/sec et une résistance à la traction à l'état humide supérieure à 2,4 N/ 15mm dans le sens travers, cette valeur correspondant à environ 30% de la valeur à sec dans le sens travers pour un grammage d'au moins 40 g/m2, sans limite supérieure.

Selon une première caractéristique, le support fibreux contient à la fois des fibres courtes et des fibres longues.

Pour améliorer la capacité d'absorption d'eau et réduire la rigidité au maximum, les fibres courtes ont une longueur arithmétique moyenne en pratique comprise entre 0,5 et 0,72mm et représentent de 40 à 60%, avantageusement de 50 à 55 % en poids du mélange total de fibres. Ces fibres sont de préférence non raffinées.

En pratique, chaque fibre courte donne un niveau de porosité textest d'au moins 15+1-5 L /m2/sec, avantageusement supérieure à 1 l OL/m2/sec quand un support de 80g est exclusivement constitué de cette fibre courte non raffinée.

Dans un mode de réalisation avantageux, les fibres courtes sont constituées par un mélange de Sappi saiccor 92 et de pâte d'eucalyptus type Sodra gold.

Dans un autre mode de réalisation, les fibres courtes peuvent être remplacée par des fibres 30 longues non raffinées qui donnent un indice de traction sec similaire à celui des fibres courtes sélectionnées et non raffinées.

Avantageusement, les fibres longues qui remplacent les fibres courtes donnent un niveau de porosité textest supérieur à 110L/m2/sec quand un support de 80g est exclusivement 35 constitué de cette fibre longue non raffinée.

Pour améliorer la sensation tactile à l'état humide, la porosité et l'absorption d'eau, la composition de fibres contient en outre des fibres de viscose non raffinées pouvant représenter jusqu'à 20% en poids des fibres courtes, avantageusement de 9 à 12%.

Pour améliorer la résistance, les fibres longues représentent de 30 à 50 % en poids du mélange, avantageusement de 40 à 45% et ont en pratique, une longueur arithmétique comprise entre 1,2 et 1,5 mm. Avantageusement, elles sont raffinées pour conférer les niveaux de résistances mécaniques requis à sec et à l'humide.

En règle générale, les fibres longues sont raffinées à environ 45 Shopper avant leur mélange avec les fibres courtes. Le niveau de raffinage mentionné pour les fibres longues est anormalement élevé pour l'obtention des caractéristiques mécaniques visées mais tient compte de l'absence de pressage, de compactage mécanique volontaire en aval de la toile d'égouttage. Dans certains cas cependant, il peut être intéressant d'effectuer un raffinage additionnel sur le mélange de fibres courtes et de fibres longues. Le degré de raffinage exprimé en degré Shopper sera fonction des types de raffineurs, de la qualité de leur garniture, des pâtes et des ratios sélectionnés. Le degré de raffinage adéquat des fibres longues ou l'association du raffinage principal des fibres longues avec le raffinage additionnel du mélange global effectué avant la caisse de tête est celui qui permet d'atteindre le seuil de porosité d'au moins 80 L/m2/sec et un niveau de résistance de rupture sec tel que 30% de cette valeur corresponde au seuil minimum de résistance à l'état humide de 2,4N/15mm dans le sens travers.

L'invention concerne également le procédé de fabrication du support précédemment décrit. Le procédé vise principalement à tirer profit de la perte de rigidité de la cellulose à l'état humide pour offrir un support qui à l'état humide présentera des propriétés mécaniques suffisantes et un niveau de drapé humide voisin de ceux obtenus avec les tissues' à l'état sec et les non-tissés et air laid humides tout en garantissant un niveau d'absorption d'eau d'au moins 300%.

Selon ce procédé, sur une machine à papier: on prépare et on amène dans la caisse de tête de la machine un mélange comprenant les fibres et un agent de résistance à l'état humide, on forme la feuille sur la toile d'égouttage, on sèche directement la feuille à la sortie de la toile d'égouttage, en l'absence de tout pressage mécanique préalable.

Pour préserver le niveau de porosité de la feuille et atteindre une rigidité initiale à sec la plus faible possible, le procédé de l'invention, par voie humide, utilise une machine papetière démunie de section presse sortie égouttage et équipée de séchage par air traversant. Ainsi, le procédé ne requiert pas de pressage mécanique de la feuille postérieurement à sa formation, évitant ainsi de compacter les fibres constitutives et ainsi diminuer la capacité d'absorption d'eau et la souplesse du support.

Dans un mode de réalisation avantageux, le mélange de fibres est raffiné avant formation de la feuille.

Selon une autre caractéristique, la vitesse de production est supérieure à 400m/min, de 15 l'ordre de 450 m/min.

Le procédé peut en outre comprendre une étape additionnelle de crépage ou gaufrage.

L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien des exemples de réalisation 20 suivants.

Exemple 1

On prépare un mélange de fibres comprenant: É fibres courtes: 59%, dont: Sappi SAICCOR 28% Sodra eucalyptus 22% Viscose 6mm 9% É fibres longues: 41% pin du Nord raffinée à un degré Shopper égal à 45 SR É résine épichlorhydrine: Type Hercules SLX2 12% de résine en l'état par rapport au poids sec de fibres On forme la feuille sur la toile de la machine à papier. On sèche ensuite la feuille directement sur deux cylindres Yankee' perforés, à l'aide d'air chaud traversant jusqu'à obtenir un sec de 96%.

Les caractéristiques du support obtenu sont les suivantes sur base d'un grammage de 45g/m2: - Absorption d'eau > 300% (temps de trempage dans l'eau 2' et temps d'égouttage 2') résistance à l'état humide: 2,6 N/15mm dans le sens travers et 3,3N/15mm dans le sens marche porosité textest (mini) >100 L/m2/sec rupture sec sens travers (mini) > 8.6 N/15 mm drapé humide (imprégné à 300% en poids d'eau) < 5N

Exemple 2

Dans cet exemple, on compare les caractéristiques des produits de l'art antérieur avec celles de la lingette de l'invention.

Composition des produits de grammages compris entre 40g et 50g Lingette air laid Lingette Rince doigt Tissue Support de cellulosique Non tissés l'invention 100% fibres Mixte de 100% fibres 100% de Mixte de fibres cellulosiques fibres cellulosiques fibres cellulosiques courtes courtes cellulosiques longues cellulosiques et longues et à dominance synthétiques de courtes feuille unique feuille unique feuille unique multi feuille unique feuilles 12 à 25% de 4 à 15% de <2% sec de <0. 7% sec <2% sec de PAE latex latex résine PAE de PAE gaufrée crêpage >55g > 38g >38g >38g Caractéristiques des produits de grammages compris entre 40g et 50g Lingette air Non tisses Lingette type Tissue Support de laid 37g rince doigt' Multi l'invention 62g Crêpé épaisseurs 39g 50g 40g 50g 40g 50g Résistance à l'état 3 6 3,6 0,5 2.6 humide ST N/15 mm Résistance du support Résiste Résiste Résiste Déchirure Résiste lors du nettoyage des multiple & mains boulochage resistance humide ST / 51% 70% 26% 11%-19% 30% resistance sec ST Charge de rupture à sec 5.8 8.5 14 3.2+/-1 8.6 Sens travers N/15mm Absorption d'eau % 700 517 170 346 >320 Porosité Textest 1290 3030 10 270 250 L/m2/sec Biodegradabilité non non oui oui oui NF U 52-001 Klemm index 600sec 99mm 62mm 39mm 120mm sens marche Vitesse d'ascension capillaire Drapé humide 2.1 2.6 3 Non <5 N mesurable Drape sec 14 5.5 10 4 <20 Main 4.29 3.5 2.7 2 à 4,2 3.5 Test d'absorption d'eau: préalablement au test d'évaluation de la capacité d'absorption d'eau d'un support de 10 cm de coté, le support est conditionné à 23 C et 50% d'humidité relative puis pesé. La capacité d'absorption d'eau du support s'effectue en immergeant pendant 2 min dans de l'eau distillée à 20 C +/- 1, l'échantillon initialement pesé. L'échantillon est ensuite retiré de l'eau pour être égoutté verticalement pendant 2 min. L'échantillon est ensuite immédiatement pesé. Le pourcentage d'absorption est calculé comme suit: Absorption d'eau = ((poids égoutté - poids initial)/ poids initial) x 100.

Klemm index: préalablement au test d'évaluation de l'ascension capillaire de l'eau dans le sens marche du support, la bande de papier de dimensions 15 mm sens travers et de 197 mm sens marche est conditionné à 23 C et 50% d'humidité relative. La bande est ensuite suspendue verticalement de manière à immerger dans l'eau 10 mm de la partie de la bande suspendue. On mesure la hauteur à laquelle l'eau est arrivée par ascension capillaire au terme de 10 mm. La hauteur détermine le niveau de klemm. Ce test s'effectue dans un environnement climatisé à 23 C et 50% d'humidité relative.

Mesure du drapé sec ou humide: on dispose une plaque d'acier de 2 mm au centre de laquelle se trouve un trou de 39 mm de diamètre de telle manière que ce trou soit centré sous un axe cylindrique en métal d'une longueur d'au moins 10 cm et de diamètre égal à 31.5 mm. Cet axe est fixé à un carter relié à un appareil de traction programmé en mode compression. La distance entre l'axe vertical et la plaque trouée est d'au moins 10 mm. On centre l'échantillon sec ou humide de 10 cm de coté sur la plaque. On permet à l'axe de descendre avec une vitesse de 300 mm/min et on l'arrête quand celui-ci a franchi une distance de 10 mm sous la plaque. Le capteur renseigne la résistance du papier à épouser l'axe pour parvenir à rentrer dans le trou. Cette résistance est le drapé exprimé en newton.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1/ Support fibreux destiné à être imprégné de liquide, dont les fibres sont constituées à 100 % de fibres cellulosiques, caractérisé en ce en ce qu'il présente, avant crêpage ou gaufrage, une résistance à la traction à l'état humide supérieure à 2,4 N/15mm dans le sens travers, une capacité d'absorption d'eau d'au moins 300% et contient moins de 2% g sec d'agent de résistance à l'état humide par rapport au poids sec de fibres.

2/ Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques 10 contiennent de 40 à 60%, avantageusement de 50 à 55% en poids de fibres courtes, de préférence non raffinées.

3/ Support selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres courtes ont une longueur arithmétique comprise entre 0,5 et 0,72 mm.

4/ Support selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque fibre courte donne un niveau de porosité textest d'au moins 15+/-5 L/m2/sec quand un support de 80g est exclusivement constitué de cette fibre courte non raffinée.

5/ Support selon la revendications 4, caractérisé en ce que chaque fibre courte donne un niveau de porosité textest supérieur à 110 L/m2/sec quand un support de 80g est exclusivement constitué de cette fibre courte non raffinée.

6/ Support selon la revendication 5, caractérisé en ce les fibres courtes sont remplacées par des fibres longues non raffinées qui donnent un niveau de porosité textest supérieur à 110 L/m2/sec quand un support de 80g est exclusivement constitué de cette fibre longue non raffinée.

7/ Support selon la revendication 1, caractérisé en que les fibres cellulosiques contiennent 30 de 30 à 50%, avantageusement de 40 à 45% en poids de fibres longues.

8/ Support selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fibres longues ont une longueur arithmétique comprise entre 1,2 et 1,5 mm.

9/ Support selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fibres sont raffinées.

10/ Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des fibres de viscose non raffinées représentant jusqu'à 20% en poids des fibres courtes.

11/ Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent de résistance à l'état humide est choisi dans le groupe comprenant les résines polyamide epichlorhydrine.

12/ Procédé de fabrication du support fibreux objet de l'une des revendications 1 à 11 selon lequel, sur une machine à papier: on prépare et on amène dans la caisse de tête de la machine un mélange comprenant les fibres et un agent de résistance à l'état humide, on forme la feuille sur la toile d'égouttage, on sèche directement la feuille à la sortie de la toile d'égouttage, en l'absence de tout pressage mécanique préalable.

13/ Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le mélange de fibres est raffiné avant formation de la feuille.

14/ Procédé selon l'une des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que la feuille est séchée par air traversant.

15/ Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il se déroule à 25 une vitesse d'au moins 400 m/min.