WO1994026965A1 - Non-tisse a base de fibres de lin et procede de fabrication - Google Patents

Non-tisse a base de fibres de lin et procede de fabrication Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a flat flax material in the form of a nonwoven, with the flax fibers entangled in each other. It relates more particularly to a linen-based nonwoven having a particularly high dynamometric resistance. It also relates to a process for manufacturing said nonwoven.
  • Linen is a textile raw material which is little used in the non-woven field, unlike cotton which is another lignocellulosic material.
  • two routes are known, the dry route and the wet route.
  • the dry route it relates more particularly to synthetic raw materials which are sprayed in the molten state in the form of a layer of filaments on belts moving at high speed.
  • a nonwoven is produced by covering the fibers and then consolidating the sheets by needling. In both cases, chemical bonding agents are generally added so as to increase the cohesion of the fibers with one another.
  • document FR 2 477 830 discloses the use of a linen nonwoven as a turf carpet in which two nonwoven plies are linked by needling. .
  • the fibers are arranged in bundles of elementary fibers at the periphery of the rod between the bark and the wood. In each bundle are associated with 30 to 40 elementary fibers thanks to organic cements (semi-cellulose pectin, lignin ). As is, these fiber bundles cannot be used as a raw material 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.
  • Fibers used in the textile industry are also assemblies of elementary fibers, which still comprise a large proportion of non-cellulosic encrusting materials, compared to the elementary fibers which are themselves purely cellulosic.
  • Flax fibers are therefore generally coarser than cotton fibers. Flax fibers have already been used in wet treatments of the papermaking type, completely ridding the technical fibers of their cement by treating said fibers with soda or with lime. One thus obtains papers, based on elementary flax fibers. The cohesion of such papers is, like the papers obtained with all lignocellulosic fibers, due to the hydrogen bonds being established between the various cellulose chains. We have also described in documents FR.2.2O2.97O and DE.251O91 1 the use of flax fibers in sheets of the non-woven type, but the cohesion of the sheets was obtained by impregnating a binder.
  • the subject of the invention a nonwoven based on flax fibers which differs notably in its structure from the aforementioned nonwovens and which does not require the addition of a binder.
  • the flax fibers are in the strongly dissociated state and it comprises, as the only bonding agent, the natural cements of flax.
  • this nonwoven has the appearance of a parchment, having a certain rigidity; its dynamometric resistance is very high.
  • we want to extract the fibers from this nonwoven we obtain almost exclusively very fine fibers, at most 1 to 2 cm in length.
  • this nonwoven still has a significant amount of natural cement. We can therefore assume 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.
  • the dynamometric resistance index of the nonwoven of the invention is of the order or greater than 20 N / m / g.
  • the nonwoven of the invention finds its use in particular in the field of green spaces, for example for the mulching of plantations where a support having good resistance is sought for a determined time as a function of the soil behavior and of plant growth, and also good biodegradability. This last property is necessary so that the material used does not alter the characteristics of the soil over time.
  • the nonwoven of the invention perfectly meets these two requirements.
  • said method consists of: a) forming, from yarns, a fibrous sheet by successive carding and laying operations, b) subjecting said fibrous sheet to the action of an aqueous solution, free of binder, by a treatment capable of attacking and partially eliminating the natural cements of the flax, c) passing the sheet thus treated, impregnated with the aqueous solution, between two pressure rollers, d) and drying the nonwoven based of linen thus obtained.
  • the first step of carding and of lapping is intended to constitute a fibrous sheet which can be displaced for the realization of the second step and which can maintain during the aqueous treatment a cohesion sufficient to pass between the cylinders expressors.
  • the action of the aqueous treatment aims at partially eliminating the natural cements of the flax being at least partially dissolved.
  • the sheet thus treated is impregnated with the aqueous solution in which a part of the cements remains, this residual part is found on the nonwoven after drying.
  • the aqueous treatment can be carried out for example by the action of high-pressure water jets. pressure.
  • the fibrous web is subjected to at least one needling before the aqueous treatment.
  • the tablecloth is more easily handled, in particular in the case of a tablecloth which is rolled up at a given location, which is transported and then unrolled during the aqueous treatment.
  • the pressure exerted between the pressure cylinders is between 30 and 50 kg / cm 2 .
  • the present invention will be better understood on reading an embodiment of a nonwoven based on flax, comprising fibers in the strongly dissociated state and also comprising natural cements.
  • the nonwoven of the invention For the production of the nonwoven of the invention, one starts with either flax or scutching tows or even 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 as regards flax and also tows, previously subjected to a first carding.
  • a ply which can be handled is produced by carrying out various operations, known in the preparation of textile fibers intended for spinning. These successive operations include the following equipment: wheel loader, fine opener, carder, lapper.
  • the sheet obtained is subjected to a pre-needling and then to a needling before being rolled.
  • This roll-up which is not strictly necessary, has the advantage of being able to carry out these first operations in a given place while the aqueous treatment step is carried out in another place.
  • the roll is unwound and the needle punched linen sheet is subjected to the action of the aqueous solution intended to soften, partially eliminate or even dissolve some of the natural cements of the flax. This action takes place continuously, for example by passing the needled sheet under ramps of high pressure water jets.
  • the sheet 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 an action of calendering of the linen sheet and on the other hand an action of expressing the excess aqueous solution.
  • the linen-based nonwoven of the invention is obtained. It still contains a certain part of natural cements, but it consists mainly of flax fibers in the strongly dissociated state. More precisely when one wants to extract the flax fibers from this nonwoven, one obtains mainly fibers, making a maximum of 1 to 2 cm, extremely fine.
  • This nonwoven, according to the invention is in particular usable as soil reinforcement, in particular for mulching of plantations, in the field of green spaces, thanks to its good dynamometric resistance and to its total biodegradability.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments which have been given by way of non-exhaustive description, in particular as to the possible uses of such a nonwoven, but also to the various treatments in aqueous solution which can be used. to obtain the claimed characteristics.

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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.

Description

NON-TISSE A BASE DE FIBRES DE UN 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. 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.
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. 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 l'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.
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.
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. On a aussi décrit dans les documents FR.2.2O2.97O et DE.251O91 1 l'utilisation de fibres de lin dans des nappes du type non-tissé, mais la cohésion des nappes était obtenue par imprégnation d'un liant.
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 et qui ne nécessite pas l'addition d'un liant. De manière caractéristique, dans le non-tissé de l'invention, les fibres de lin sont à l'état fortement dissocié et il comporte , comme seul agent de liage, les ciments naturels du lin.
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. 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.
De préférence l'indice de résistance dynamométrique du non-tissé de l'invention est de l'ordre ou supérieur à 20 N/m/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. Le non-tissé de l'invention répond parfaitement à ces deux exigences.
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, exempte de liant, par un traitement apte 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.
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. 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. Le traitement aqueux peut être réalisé par exemple par action de jets d'eau à haute pression.
De préférence, la nappe fibreuse est soumise à au moins un aiguilletage avant le traitement aqueux. Ainsi la nappe est plus facilement manipulable, notammment 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.
De préférence la pression exercée entre les cylindres de pression est comprise entre 30 et 50 kg/cm2.
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.
Pour la réalisation du non-tissé de l'invention , on part soit de lin teille 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 teille et également des étoupes , préalablement soumises à un premier cardage.
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.
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 lin. Cette action se déroule de manière continue, par exemple par passage de la nappe aiguilletée sous des rampes de jets d'eau haute pression.
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. 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 1 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. On remarque également une perte relativement importante de poids à l'occasion du traitement en solution aqueuse. Une telle perte peut avoisiner les 20%.
Des tests comparatifs ont été réalisés, entre la nappe de lin brut aiguilletée, résultant de la première opération, comparativement à différents non- tissés obtenus selon l'invention, avec des traitements en solution aqueuse d'intensité différente. Le tableau A ci-dessous reprend certains résultats de ces 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. Il 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.
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.
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.
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. TABLEAU A
Figure imgf000008_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Non-tissé à base de fibres de lin caractérisé en ce que les fibres de lin sont à l'état fortement dissocié et en ce qu'il comporte, comme seul agent de liage, les ciments naturels du lin.
2. Non-tissé selon la revendication 1 caractérisé en ce que son indice de résistance dynamométrique est de l'ordre ou supérieur à 20N/m.g.
3. Utilisation du non-tissé selon l'une des revendications 1 ou 2 comme support biodégradable de plantations.
4. Procédé pour la fabrication du non-tissé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé, en ce qu'il consiste : a) à 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 ,exempte de liant, par un traitement apte 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.
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la nappe fibreuse est soumise à un aiguilletage, préalablement à l'action de la solution aqueuse.
6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la pression exercée entre les cylindres de pression est comprise entre 30 et 50 kg/cm2.
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