WO2008096083A1 - Géotextile bentonitique, et procédé de fabrication associé - Google Patents

Géotextile bentonitique, et procédé de fabrication associé Download PDF

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WO2008096083A1
WO2008096083A1 PCT/FR2007/050767 FR2007050767W WO2008096083A1 WO 2008096083 A1 WO2008096083 A1 WO 2008096083A1 FR 2007050767 W FR2007050767 W FR 2007050767W WO 2008096083 A1 WO2008096083 A1 WO 2008096083A1
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bentonite
geotextile
core
core layer
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PCT/FR2007/050767
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Inventor
Laurence Caramaro
Vincent Bonin
Joric Marduel
Original Assignee
Fibroline France
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/08—Interconnection of layers by mechanical means
    • B32B7/09—Interconnection of layers by mechanical means by stitching, needling or sewing

Definitions

  • the invention relates to the field of technical textiles, and more particularly to the use of technical textiles used for the manufacture of geotextiles associated with clay layers, in order to obtain products having certain sealing properties. or water retention.
  • Such geotextiles are in particular used in the field of civil engineering or the like, in order to produce membranes with a high degree of water resistance, combined with flexibility and deformability, allowing it to be easily placed on its implantation site.
  • bentonite geotextile refers to the association of a textile structure with an inflatable clay material, that is to say a powder material whose particles Elementals tend to increase in volume in the presence of water.
  • clays likely to be suitable for this type of application have been grouped together under the term "bentonite", although from a strictly mineralogical point of view, this term must be understood to mean the larger family of montmorillonites, or even smectite.
  • bentonite geotextiles are used to waterproof civil engineering structures such as water retention basins, pavements, groundwater protection structures and even waste disposal sites.
  • the bentonitic clays have the property of swelling in the presence of water, so that they form almost impermeable layers, while being generally malleable so as to conform by marrying the curvatures of the structures they cover.
  • a bentonite geotextile comprises a thick layer of bentonite trapped between two textile layers.
  • the lower layer generally serves to support the assembly, and has a certain seal, to prevent the migration of the clay outside the geotextile.
  • the upper layer can be permeable to water, so as to allow the penetration of water inside the powder layer, and cause the swelling of the latter. This upper layer also has the function of facilitating the transport and placement of the geotextile by avoiding that the bentonite escapes during handling.
  • the upper layer is generally secured to the support layer, through the powder layer. This makes it possible to maintain a substantially constant thickness in the bentonite layer during the manipulation of the geotextile, and thus avoids accumulations, or the depletion of bentonite of certain zones of the geotextile.
  • these different layers are assembled by needling techniques consisting in piercing the stack of the support layer, the bentonite layer and the upper layer with a set of needles which causes the displacement of the fibers of the layer, up to the support layer where they come to anchor. These fibers thus create bridges between the outer layer and the support layer, which maintain a substantially constant thickness to the geotextile.
  • Such a technique is for example implemented in the geotextiles described in DE 195 40 719, DE 196 49 628, US 5 428 877 and US 5,041,330.
  • This needling technique has a number of disadvantages, all the more marked that the layer of powdery bentonite is thick.
  • the needling operations cause by their mechanical action the generation of large amounts of dust, which therefore require the implementation of appropriate suction devices.
  • This generation is all the more important that the geotextile is thick, and therefore has a large amount of bentonite powder, and that these powders can be of small particle size.
  • Another disadvantage arises from the fact that the needles wear out gradually, because of the friction with the bentonite powder. The characteristics of the needling evolve as and when the wear, so that the properties of the complex obtained are not completely homogeneous.
  • needle breaks are frequently observed when the friction phenomena generate excessive stresses when passing through the layer of powdery bentonite. Indeed, to avoid creating too large orifices in the support and upper layers, the needles must be sufficiently thin.
  • the geotextile assembly is subjected to high stresses that result in the breakage of certain needles. These needle breaks therefore cause machine stops to allow the replacement of broken needles, which penalize the speed of production. In some cases, it is not possible to recover the pieces of broken needles and the geotextile thus produced then has sealing defects.
  • the needling operations also result in the application of pressure on the complex and in particular on the bentonite layer, which then becomes more and more compact and more difficult to pierce through the needles.
  • Bentonitic material which has not impregnated the nonwoven. This association is also done by needling operations whose drawbacks have already been mentioned. The amount of trapped bentonite material is therefore generally limited to allow this needling.
  • the invention therefore relates to a bentonite geotextile, which, in known manner, is formed of a complex including a layer forming a porous core trapping a powdery material based on bentonite, and a support layer forming one of the outer faces of the complex .
  • this complex is characterized in that the support layer is mechanically bonded only to a layer of nonwoven material which forms the porous core.
  • the complex comprises a barrier layer present on the outer face of the complex opposite to the support layer.
  • the invention consists in producing the geotextile not by needling techniques which pass through the bentonite layer, but on the contrary amounts to associating the support layer with the core layer before impregnation.
  • the nonwoven material chosen to form the core layer retains all its storage capacity of the powder material, because it has, before impregnation, stable mechanical characteristics and suitable for maintaining the bentonite.
  • the consolidated nonwoven has a defined mechanical structure before impregnation with bentonite, as opposed to the solutions for which the nonwoven is made by consolidating the network of fibers that constitute it, after impregnation. It is also homogeneously impregnated, in contrast to prior solutions in which needling or seaming resulted in fiber bridges, at which the density of bentonite powder is lower, generating sealing defects.
  • nonwovens which have a suitable porosity, for trapping a maximum amount of bentonite.
  • the core layer is made of a nonwoven material which has a hydrophobic character, so that the absorption of water, when the geotextile is exposed to moisture, is carried out essentially by the bentonite material.
  • fiber-based nonwovens of hydrophilic nature such as natural cellulosic fibers.
  • unit fibers having a titre greater than or equal to 6 decitex make it possible to produce nonwovens having a satisfactory mechanical strength, and defining between the fibers sufficient housing capable of trapping satisfactory quantities of powdery bentonite material.
  • This capacity can be obtained by adjusting the density, that is to say the mass of fibers per unit volume of the nonwoven.
  • the density that is to say the mass of fibers per unit volume of the nonwoven.
  • the needling the simplest technique, also having the advantage of being able to associate the support layer at the same time as the consolidation of the core web by needling, without resorting to additional treatment by gluing, stitching or heat sealing.
  • Velouring a specific needling technique used mainly in the area of needle-punched carpet and which makes it possible to adjust the porosity of the nonwoven fabric by depending on the pile height and the fiber strength. This technique is used after a traditional needling treatment, also called pre-needling.
  • thermobonding which can be associated with needling, requires the use of a certain percentage of thermoling fibers, mono- or two-component fibers having at least one of the constituents with a lower melting temperature than the main constituent.
  • the melting of the thermolating material creates bonding zones between the fibers, making it possible to reinforce the mechanical strength of the assembly by limiting displacements and sliding between fibers; the heat treatment associated with this thermoling will be carried out before the impregnation with the bentonite
  • the other consolidation techniques require post-treatment in order to associate the support layer with the core layer (needling, sewing, gluing, etc.).
  • the technique makes it possible to create a watertight face, which forms the support layer.
  • this type of nonwoven allows the use of bentonite materials having a particle size less than two millimeters, and advantageously between 60 and 800 micrometers.
  • the use of the characteristic nonwoven also makes it possible to produce geotextiles including a very large quantity of bentonite material, which may be present with a surface density of up to 5 or even 10 kg / m 2 .
  • the nonwoven forming the core layer is associated with the support layer, which can be realized in various ways.
  • the support layer may consist of a fabric of strips, for example polypropylene.
  • Such a fabric corresponds substantially to those used as mulching elements in the agro-textile field.
  • other types of support layer may be used and in particular nonwovens having sufficient mechanical properties to provide the mechanical support function of the entire geotextile.
  • These nonwovens may in certain cases be associated with one or more complementary elementary layers, and in particular reinforcing grids, so as to form multilayer assemblies.
  • the nonwovens forming the core layer and the support layer may be combined in different ways, and in particular by a needling method ensuring the interpenetration of the fibers of the two layers.
  • it may be advantageous to make the nonwoven of the core layer directly on the support layer by proceeding to the needling of the ply of fibers which will give the nonwoven, which is thus the same. opportunity secured to the support layer.
  • the pressure exerted on the fiber web during this operation is adjusted to avoid over-compacting the future core layer, to preserve the latter's bentonite storage capacity, while maintaining good mechanical cohesion.
  • the core and support layers can also be associated by stitching.
  • the support layer and the core layer may be bonded by interposition of a bonding film, advantageously having a low melting point, or even by bonding
  • the support layer and the core layer may be bound by partial melting of one and / or the other of the layers, at their facing faces, for example by exposure to infrared radiation. or by flaming.
  • the support layer may be formed by a fraction of the thickness of the layer of nonwoven material whose remaining fraction forms the core layer.
  • the surface layer of the nonwoven may have a higher density, so that this surface layer forms the support layer, which improves the mechanical strength of the nonwoven, and avoids significant leakage of bentonite.
  • This surface layer can be made by impregnating the nonwoven with a suitable solution, or else a heat treatment (thermobonding, flaming) which causes the partial melting of the nonwoven fibers in the surface layer. In the case of veloving, this superficial layer is created during the veloving operation which generates a denser face, opposite to the face from which the hairs emerge.
  • the impregnation operation can be carried out in different ways, using various techniques.
  • the impregnation can take place by the application of an electric field, preferably alternating, after dusting the nonwoven with powdery bentonite. This process is in particular described in WO 99/22920.
  • the electrodes thus employed may be flat electrodes or tubular electrodes.
  • the impregnation of the powder material can be done in several successive steps, each combining a dusting and penetration inside the core, and this depending on the amount of bentonite to be introduced into the layer of soul.
  • the different successive steps may be aimed at impregnating different quantities, with operating conditions that can be adapted to the impregnations already carried out.
  • the geotextile also comprises a barrier layer which is present above the core layer, and which makes it possible to confine the powdery bentonite in the core layer and prevent it from falling during transport and the use. This barrier layer can be achieved in different ways.
  • this layer may be a veil or a film, which may have a water permeability so as to allow the bentonite to to be moistened.
  • This barrier layer may also be formed by an upper fraction of the core layer, which traps an amount of bentonite material in an expanded state by water absorption. In other words, spraying water on the upper surface of the core layer makes it possible to swell a fraction of the contained bentonite. This swelling at least partially closes the pores of the upper face of the core layer, thus preventing, or at least greatly limiting, the unexpected release of bentonite.
  • This water spray can be combined with the spraying of an adhesive advantageously capable of dispersing in water, which makes it possible to obtain the double effect of a swelling of the superficial bentonite, and a concomitant bonding.
  • the barrier layer in another alternative embodiment, it is possible for the barrier layer to be formed by an upper fraction of the heat treated core layer providing an accentuated bonding of the nonwoven fibers at the upper face of the layer of soul. In other words, it ensures a local melting of the surface of the impregnated nonwoven so as to densify the upper face of the nonwoven which limits its surface porosity.
  • Figure 1 is a summary perspective view of a bentonite geotextile according to the invention, in a configuration where the various layers that compose it are shown partially separated.
  • Figures 2 and 3 are sectional views of a geotextile according to the invention, according to two different embodiments.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an installation for implementing the manufacturing method of the complex according to the invention.
  • the geotextile 1 consists mainly of a core layer 2, sandwiched between a support layer 3 and a barrier layer 4.
  • the core layer 2 is made of a nonwoven material which has a density, associated with a titer of the fibers used, which allows impregnation with a large amount of bentonite.
  • Such a nonwoven allows impregnations in large amount of bentonite, of the order of 5,000 g / m 2 .
  • Mixtures of fibers of different strengths can combine the effects of resilience, porosity, and mechanical properties suitable for certain applications.
  • the support layer 3 it can be made in different ways, and in particular by a fabric as shown in Figures 1 and 2. More specifically, it is a fabric of strips based on a material polymer and typically polypropylene, appreciated for its hydrophobic qualities and resistance to many chemical attacks. By way of example, it is possible to use a geotextile fabric used in the agricultural field as a mulching element. It is preferable that these strips are joined to provide a homogeneous and continuous surface at the junction with the core layer 2, and prevent the appearance of areas through which the bentonite could escape, and form subsequent sealing defects .
  • the invention is not limited to this single type of support layer, but also covers variants in which nonwovens as illustrated in FIG. 3, optionally incorporating other elementary layers, or elements of grid-type reinforcement, receive the core layer 2.
  • the association between the core layer 2 and the support layer 3 can be obtained as illustrated in FIG. 2 by a needling bonding the core layer 2 and the support layer 31, or else as illustrated in FIG. by bonding the support layer 32 under the core layer 2 by means of a film of a heat-binder material 5 or the like. It is also possible to sew the two layers.
  • the barrier layer 4, forming the upper part and covering the core layer 2 can be made in different ways. As illustrated in FIG. 2, this layer 41 may be made by a nonwoven web, for example glued on the upper face of the core layer 2. For example, a spunbond-type web of grammage between 10 and 300 g / m 2 , or even a perforated film can be used giving good results.
  • the barrier layer 42 may be formed by a fraction of the core layer 2.
  • the bentonite has a superficial thickness of a few percent of the core layer. may be sprayed with water or a tacky aqueous solution to swell the bentonite grains. In this case, the swelling thus obtained partially closes the pores present on the upper face of the core layer 2 and prevents, at the very least, the output of the powder material present in the core of the core layer 2.
  • the process according to the invention which makes it possible to manufacture the geotextile bentonite follows the following steps:
  • the material 62 forming the support layer is unwound, and receives from a lapping station 63 a web of fibers 69 for forming the future core layer.
  • These fibers 65 are oriented and organized together by a needling performed at the station 66.
  • This needling has the advantage of ensuring the partial penetration of certain fibers inside the support layer 62 so as to form a set 68 which can then be directly subjected to the impregnation of the bentonite powder.
  • a certain quantity 71 of bentonite powder is sprinkled on the upper face of the core layer 69. Then, this assembly is subjected to an alternating electric field, passing between the two electrodes 73.
  • the impregnation can be carried out in two successive stages, with a second dusting at the station 75, followed by the passage at a second pair of electrodes 76 providing this additional impregnation.
  • this barrier layer is formed by swelling of the surface fraction of the layer of bentonite powder contained in the core layer.
  • a nozzle ramp 81 provides a controlled spray of a quantity of water 83 for moistening the surface fraction 84 of the core layer.
  • the geotextile is dried at the furnace 88, so as to solidify the surface layer 84. Then, the geotextile 90 thus produced is wound for its subsequent use.
  • the textile according to the invention has multiple advantages, in particular that of permitting impregnation with a high amount of bentonite powder, greater than several kg / m 2 , while maintaining a great ease of handling and a constant and homogeneous thickness.

Abstract

Géotextile bentonitique (1), formé d'un complexe incluant une couche (2) formant une âme poreuse, emprisonnant un matériau pulvérulent à base de bentonite, et une couche support (3) formant une des faces externes du complexe, caractérisé en ce que ladite couche support (3) est mécaniquement liée uniquement à la couche (2) réalisée à base d'un matériau non tissé formant l'âme poreuse du complexe, et en ce qu'il comporte une couche barrière (4) présente sur la face extérieure du complexe opposé à la couche support (3).

Description

GEOTEXTILE BENTONITIQUE, ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rattache au domaine des textiles techniques, et plus particulièrement à l'utilisation de textiles techniques employés pour la fabrication de géotextiles associés à des couches d'argile, en vue d'obtenir des produits présentant certaines propriétés d'étanchéité ou de rétention d'eau.
De tels géotextiles sont en particulier utilisés dans le domaine du génie civil ou analogue, afin de réaliser des membranes présentant une étanchéité importante, combinées avec une flexibilité et une déformabilité autorisant sa mise en place de manière aisée sur son site d'implantation. De façon générale, dans la présente demande, l'expression « géotextile bentonitique » vise l'association d'une structure textile avec un matériau à base d'argile gonflable, c'est-à-dire d'un matériau pulvérulent dont les particules élémentaires ont tendance à augmenter de volume en présence d'eau.
L'ensemble des argiles susceptibles de convenir pour ce type d'application ont été rassemblées sous le terme « bentonite », bien que d'un strict point de vue minéralogique, il faille entendre par ce terme la famille plus large des montmorillonites, voire des smectites.
ETAT ANTÉRIEUR DE LA TECHNIQUE
De façon générale, les géotextiles bentonitiques sont utilisés pour étanchéifier des structures de génie civil tels que des bassins de rétention d'eau, des chaussées, des ouvrages de protection de nappe phréatiques, voire encore des sites de stockage de déchets. En effet, les argiles bentonitiques présentent la propriété de gonfler en présence d'eau, de telle sorte qu'elles forment des couches quasiment imperméables, tout en étant globalement malléables de manière à se conformer en épousant les courbures des structures qu'elles recouvrent.
Ainsi, de façon générale, un géotextile bentonitique comporte une couche épaisse de bentonite, emprisonnée entre deux couches textiles. La couche inférieure sert généralement de support à l'ensemble, et présente une certaine étanchéité, afin d'éviter la migration de l'argile en dehors du géotextile. La couche supérieure peut être perméable à l'eau, de manière à permettre la pénétration de l'eau à l'intérieur de la couche pulvérulente, et provoquer le gonflement de cette dernière. Cette couche supérieure a également pour fonction de faciliter le transport et la mise en place du géotextile en évitant que la bentonite ne s'échappe lors de sa manipulation.
Afin d'assurer une cohésion de l'ensemble du géotextile bentonitique, la couche supérieure est généralement solidarisée à la couche support, à travers la couche pulvérulente. Ceci permet de conserver une épaisseur sensiblement constante à la couche de bentonite lors de la manipulation du géotextile, et évite ainsi les accumulations, ou l'appauvrissement en bentonite de certaines zones du géotextile. A ce jour, ces différentes couches sont assemblées par des techniques d'aiguilletage consistant à transpercer l'empilement de la couche support, de la couche de bentonite et de la couche supérieure avec un ensemble d'aiguilles qui provoque le déplacement des fibres de la couche supérieure, jusqu'à la couche support où elles viennent s'ancrer. Ces fibres créent ainsi des pontages entre la couche extérieure et la couche support, qui maintiennent une épaisseur sensiblement constante au géotextile. Une telle technique est par exemple mise en œuvre dans les géotextiles décrits dans les documents DE 195 40 719, DE 196 49 628, US 5 428 877 et US 5 041 330.
Cette technique d'aiguilletage présente un certain nombre d'inconvénients, d'autant plus marqués que la couche de bentonite pulvérulente est épaisse. En effet, les opérations d'aiguilletage provoquent par leur action mécanique la génération d'importantes quantités de poussière, qui nécessitent donc la mise en œuvre de dispositifs d'aspiration appropriés. Cette génération est d'autant plus importante que le géotextile est épais, et comporte donc une forte quantité de poudre de bentonite, et que ces poudres peuvent être de faible granulométrie. Un autre inconvénient provient du fait que les aiguilles s'usent progressivement, du fait du frottement avec la poudre bentonitique. Les caractéristiques de l'aiguilletage évoluent donc au fur et à mesure de cette usure, de sorte que les propriétés du complexe obtenu ne sont pas totalement homogènes.
Un autre inconvénient provient également du fait que les fibres qui sont déplacées lors de l'aiguilletage forment zones localisées plus denses en fibres, voire des ponts entre les surfaces du complexe. Par conséquent, ces zones, qui sont moins denses en bentonite sont des points de faiblesse d'étanchéité.
Par ailleurs, lors des opérations d'aiguilletage, on observe fréquemment des casses d'aiguilles lorsque les phénomènes de friction génèrent des contraintes trop importantes à la traversée de la couche de bentonite pulvérulente. En effet, pour éviter de créer de trop gros orifices dans les couches support et supérieures, les aiguilles doivent être suffisamment fines. Or, lors l'enfoncement des aiguilles, l'ensemble géotextile est soumis à de fortes contraintes qui se traduisent par la rupture de certaines aiguilles. Ces casses d'aiguilles provoquent donc des arrêts machines pour permettre le remplacement des aiguilles brisées, ce qui pénalisent la vitesse de production. Dans certains cas, il n'est pas possible de récupérer les morceaux d'aiguilles brisés et le géotextile ainsi produit possède alors des défauts d'étanchéité.
Les opérations d'aiguilletage se traduisent également par l'application d'une pression sur le complexe et en particulier sur la couche bentonitique, qui devient alors de plus en plus compacte et plus difficile à transpercer par les aiguilles.
On connaît également d'autres solutions dans lesquelles la matière bentonitique est partiellement imprégnée à l'intérieur d'une couche formée par matériaux non tissés. Une telle solution est en particulier décrite dans le document FR 2 659 345
Toutefois, ce type de solution n'est pas réellement satisfaisant dans la mesure où la quantité de bentonite contenue dans le géotextile est relativement limitée. En effet, ce non tissé nécessite également l'association avec une couche pour empêcher la sortie de -A-
Ia matière bentonitique qui n'a pas imprégné le non tissé. Cette association se fait également par des opérations d'aiguilletage dont les inconvénients ont déjà été mentionnés. La quantité de matière bentonitique emprisonnée est donc globalement limitée pour autoriser cet aiguilletage.
Une solution différente a été décrite dans le document EP 0 491 453, qui consiste à réaliser un mat de fibres, sur lequel est saupoudré de l'argile bentonitique pulvérulente. L'ensemble est soumis à un aiguilletage qui donne une cohésion au mat, et le consolide en formant un non tissé qui emprisonne le matériau pulvérulent. Les inconvénients de l'aiguilletage ont déjà été évoqués. Dans une variante, la consolidation du non tissé intervient par un traitement thermique. Or, du fait de l'inertie thermique de l'argile, un tel traitement est extrêmement consommateur d'énergie. En outre, l'argile étant un matériau humide, une partie importante de l'énergie thermique apportée sert à vaporiser l'eau contenue dans l'argile, ce qui empêche d'atteindre rapidement les températures permettant le ramollissement et le collage des fibres entre elles.
D'autres solutions ont été proposées qui consistent à assurer un collage de la matière bentonitique dans le non tissé, par la pulvérisation d'une matière adhésive. On conçoit que ce type de méthode atténue la capacité d'absorption d'eau par la matière bentonitique, dont les grains présentent alors une fraction de leur surface recouverte de cette matière adhésive. Par ailleurs, les colles employées ont tendance à se dégrader dans le temps, voire à se dissoudre dans le cas des colles hydrosolubles, avec pour conséquence une perte de cohésion du complexe lorsqu'il est en place.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un des objectifs de l'invention est de fournir un géotextile bentonitique qui présente la capacité de contenir une très forte quantité de matériau bentonitique, tout en restant facile à fabriquer et à manipuler. Un autre objectif de l'invention est d'obtenir un géotextile bentonitique qui présente une bonne stabilité, c'est-à-dire qui assure une fixation du matériau bentonitique de manière à empêcher autant que possible son déplacement à l'intérieur du complexe, pour conserver donc une répartition homogène sur toute la surface du complexe.
L'invention concerne donc un géotextile bentonitique, qui, de façon connue, est formé d'un complexe incluant une couche formant une âme poreuse emprisonnant un matériau pulvérulent à base de bentonite, et une couche support formant l'une des faces externe du complexe.
Conformément à l'invention, ce complexe se caractérise en ce que la couche support est mécaniquement liée uniquement à une couche de matériau non tissé qui forme l'âme poreuse. En outre, le complexe comporte une couche barrière présente sur la face extérieure du complexe opposé à la couche support. Autrement dit, l'invention consiste à réaliser le géotextile non pas par des techniques d'aiguilletage qui traversent la couche bentonitique, mais au contraire revient à associer la couche support avec la couche d'âme avant imprégnation. Ainsi, le matériau non tissé choisi pour former la couche d'âme conserve toute sa capacité de stockage du matériau pulvérulent, parce qu'il possède, avant imprégnation, des caractéristiques mécaniques stables et appropriées pour le maintien de la bentonite. En d'autres termes, le non-tissé consolidé présente une structure mécanique définie avant imprégnation par la bentonite, par opposition aux solutions pour lesquelles le non-tissé est réalisé par consolidation du réseau de fibres qui le constituent, après imprégnation. Il est également imprégné de façon homogène, par contraste avec les solutions antérieures dans lesquelles l'aiguilletage ou la couture provoquaient des ponts de fibres, au niveau desquels la densité de poudre bentonitique est moindre, générant des défauts d'étanchéité.
II est ainsi possible d'utiliser des non tissés qui présentent une porosité adaptée, permettant d'emprisonner une quantité maximale de bentonite.
Le réglage de la capacité d'emprisonnement du matériau bentonitique à l'intérieur du non tissé peut se faire en combinant différents paramètres que sont le titre des fibres employées, leur éventuelle texturation qui leur confère un certain volume, ainsi que la densité de fibres employées. Ces paramètres jouent également sur la résistance mécanique de l'ensemble, qui doit être suffisante pour permettre la manipulation du géotextile et son emploi sur des zones pentues, tout en conservant une cohésion mécanique. Avantageusement en pratique, la couche d'âme est réalisée à base d'un matériau non tissé qui comporte un caractère hydrophobe, de manière à ce que l'absorption d'eau, lorsque le géotextile est exposé à l'humidité, soit réalisée essentiellement par le matériau bentonitique. A titre d'exemple, on peut citer l'emploi du non tissé à base de polypropylène, mais également de polyester ou de polyéthylène. Dans certaines applications nécessitant une certaine biodégradabilité, il est également possible d'utiliser des non tissés à base de fibres à caractère hydrophile, telles que les fibres naturelles cellulosiques.
En pratique, des fibres unitaires présentant un titre supérieur ou égal à 6 décitex permettent de réaliser des non tissés possédant une tenue mécanique satisfaisante, et définissant entre les fibres suffisamment de logements susceptibles d'emprisonner des quantités satisfaisantes de matériau pulvérulent bentonitique.
Cette capacité peut être obtenue en jouant sur la densité, c'est-à-dire la masse des fibres par unité de volume du non tissé. Ainsi, avec un non tissé de densité comprise entre 10 et 100 kg/m3, on définit suffisamment d'espace entre les fibres, susceptibles d'accueillir et de bloquer des grains élémentaires de bentonite.
Différents techniques de consolidation, avant imprégnation, peuvent être utilisées pour réaliser les non tissés, en combinant résistance mécanique et présence d'espaces libres suffisants pour accueillir le matériau pulvérulent. Parmi ces techniques, on peut citer :
L'aiguilletage, technique la plus simple, présentant de plus l'avantage de pouvoir associer la couche support en même temps que la consolidation de la nappe d'âme par aiguilletage, sans recourir ainsi à un traitement complémentaire par collage, couture ou thermocollage.
Le velourage, technique d'aiguilletage spécifique utilisé principalement dans le domaine du tapis aiguilleté et qui permet d'ajuster la porosité du non tissé en fonction de la hauteur de poils et du titre des fibres. Cette technique est utilisé après un traitement d'aiguilletage traditionnel, également appelé pré aiguilletage.
Le thermoliage, pouvant être associé à l' aiguilletage, nécessitant l'emploi d'un certain pourcentage de fibres thermoliantes, fibres mono ou bicomposant possédant au moins un des constituants avec un température de fusion plus faible que le constituant principal. La fusion de la matière thermoliante crée des zones de collage entre fibres, permettant de renforcer la résistance mécanique de l'ensemble en limitant les déplacements et les glissements entre fibres ; le traitement thermique associé à ce thermoliage sera effectué avant l'imprégnation avec la bentonite
On peut également envisager d'utiliser une méthode de liage chimique par collage en utilisant une solution de latex permettant de créer des points de colles entre fibres.
En dehors de l' aiguilletage, les autres techniques de consolidation nécessitent un post traitement afin d'associer la couche de support avec la couche d'âme (aiguilletage, couture, collage....)
Dans le cas du velourage, la technique permet de créer une face étanche, qui forme la couche de support.
En pratique, l'emploi de ce type de non tissé permet d'utiliser des matériaux bentonitiques présentant une granulométrie inférieure à deux millimètres, et avantageusement comprise entre 60 et 800 micromètres. L'emploi du non tissé caractéristique permet également de réaliser des géotextiles incluant une quantité très importante de matériau bentonitique, qui peut être présent avec une masse surfacique allant jusqu à 5, voire 10 kg/m2.
Avant imprégnation, le non tissé formant la couche d'âme est associé à la couche support, qui peut être réalisé de diverses manières. Ainsi, dans une forme avantageuse de réalisation, la couche de support peut être constituée d'un tissu de bandelettes, par exemple en polypropylène. Un tel tissu correspond sensiblement à ceux qui sont utilisés comme éléments de paillage dans le domaine agro-textile. Toutefois, d'autres types de couche support peuvent être employés et en particulier des non tissés présentant des propriétés mécaniques suffisantes pour assurer la fonction de support mécanique de l'ensemble du géotextile. Ces non tissés peuvent dans certains cas être associés à une ou plusieurs couches élémentaires complémentaires, et en particulier des grilles de renforcement, de manière à former des ensembles multicouches.
En pratique, les non tissés formant la couche d'âme et la couche support peuvent être associés de différentes manières, et en particulier par une méthode d'aiguilletage assurant l'interpénétration des fibres des deux couches. Dans ce cas, il peut s'avérer avantageux de réaliser le non tissé de la couche d'âme directement sur la couche support, en procédant à l'aiguilletage de la nappe de fibres qui donnera le non tissé, qui est ainsi par la même occasion solidarisé à la couche support. La pression exercée sur la nappe de fibre lors de cette opération est réglée pour éviter de trop compacter la future couche d'âme, pour conserver à cette dernière sa capacité de stockage de bentonite, tout en maintenant une bonne cohésion mécanique. Les couches d'âme et de support peuvent également être associées par couture.
Dans une autre forme d'exécution, la couche support et la couche d'âme peuvent être liées par interposition d'un film de collage, présentant avantageusement un bas point de fusion, ou bien encore par collage
Bien entendu, il est envisageable de combiner les effets des techniques de collage ou contre collage avec un aiguilletage complémentaire. Ainsi, il est également possible que la couche support et la couche d'âme soient liées par fusion partielle de l'une et/ou l'autre des couches, au niveau de leurs faces en regard, par exemple par exposition à un rayonnement infrarouge, ou encore par flammage.
Dans un mode particulier de fabrication, la couche de support peut être formée par une fraction de l'épaisseur de la couche de matériau non tissé dont la fraction restante forme la couche d'âme. Autrement dit, la couche superficielle du non tissé peut présenter une densité plus forte, de telle sorte que cette couche superficielle forme la couche de support, qui améliore la tenue mécanique du non tissé, et évite les fuites importantes de bentonite. Cette couche superficielle peut être réalisée par imprégnation du non tissé avec une solution appropriée, ou bien encore un traitement thermique (thermoliage, flammage) qui provoque la fusion partielle des fibres du non tissé dans la couche superficielle. Dans le cas du velourage, cette couche superficielle est créée lors de l'opération de velourage qui génère une face plus dense, opposée à la face d'où émergent les poils.
En pratique, l'opération d'imprégnation peut être réalisée de différentes manières, en employant diverses techniques. Ainsi, l'imprégnation peut avoir lieu par l'application d'un champ électrique, de préférence alternatif, après saupoudrage du non tissé avec de la bentonite pulvérulente. Ce procédé est en particulier décrit dans le document WO 99/22920. Les électrodes ainsi employées peuvent être des électrodes planes ou des électrodes tubulaires.
π est également possible d'assurer l'imprégnation par l'exposition de la couche d'âme recouverte du matériau pulvérulent, à un phénomène vibratoire, permettant de mettre en mouvement les particules de poudre et ainsi de les faire migrer dans les porosités de la couche d'âme. D'autres techniques telles que le raclage, le brossage, le soufflage ou l'aspiration de poudre peuvent être employées pour assurer la pénétration de la bentonite pulvérulente à l'intérieur de la couche d'âme.
Avantageusement en pratique, l'imprégnation du matériau pulvérulent peut se faire en plusieurs étapes successives, combinant chacune un saupoudrage et une pénétration à l'intérieur de l'âme, et ce en fonction de la quantité de bentonite à introduire dans la couche d'âme. Les différentes étapes successives peuvent viser à imprégner des quantités différentes, avec des conditions opératoires qui peuvent être adaptées aux imprégnations déjà effectuées. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le géotextile comporte également une couche barrière qui est présente au dessus de la couche d'âme, et qui permet de confiner la bentonite pulvérulente dans la couche d'âme et éviter sa chute pendant le transport et l'utilisation. Cette couche barrière peut être réalisée de différentes manières.
Ainsi, il peut s'agir d'une couche rapportée sur la face supérieure de la couche d'âme, cette couche pouvant être un voile ou un film, qui peut présenter une perméabilité à l'eau de manière à permettre à la bentonite d'être humidifiée. Cette couche barrière peut également être formée par une fraction supérieure de la couche d'âme, qui emprisonne une quantité de matériau bentonitique dans un état dilaté par absorption d'eau. Autrement dit, une pulvérisation d'eau sur la surface supérieure de la couche d'âme permet de faire gonfler une fraction de la bentonite contenue. Ce gonflement obture au moins partiellement les porosités de la face supérieure de la couche d'âme, empêchant donc, ou à tout le moins limitant fortement, la libération inopinée de bentonite.
Cette pulvérisation d'eau peut être combinée à la pulvérisation d'une colle avantageusement apte à se disperser dans l'eau, qui permet d'obtenir le double effet d'un gonflement de la bentonite superficiel, et un collage concomitant.
Dans une autre variante de réalisation, il est possible que la couche barrière soit formée par une fraction supérieure de la couche d'âme ayant subi un traitement thermique assurant une liaison accentuée des fibres non tissées au niveau de la face supérieure de la couche d'âme. En d'autres termes, on assure une fusion locale de la surface du non tissé imprégné de manière à densifier la face supérieure du non tissé qui limite sa porosité superficielle.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un géotextile bentonitique conforme à l'invention, dans une configuration où les différentes couches qui le composent sont montrées partiellement séparées.
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'un géotextile conforme à l'invention, selon deux modes de réalisation différents.
La figure 4 est une vue en coupe schématique d'une installation permettant la mise en œuvre du procédé de fabrication du complexe conforme à l'invention.
Bien entendu, les différentes épaisseurs des couches montrées aux figures le sont à seul but illustratif, et peuvent avoir été exagérées par rapport à la réalité pour permettre de bien comprendre les caractéristiques de l'invention, en s'écartant des épaisseurs réelles.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Comme illustré de manière schématique à la figure 1, le géotextile 1 conforme à l'invention se compose principalement d'une couche d'âme 2, prise en sandwich entre une couche de support 3 et une couche barrière 4. De manière générale, la couche d'âme 2 est réalisée à base d'un matériau non tissé qui présente une densité, associée à un titre des fibres utilisées, qui permet l'imprégnation avec une quantité importante de bentonite.
A titre d'exemple, on a utilisé un non tissé aiguilleté présentant une masse surfacique de 300 g/m2, présentant une épaisseur de l'ordre de 7 mm, obtenu à partir de fibres de polypropylène d'un titre de 30 deniers, et d'une longueur unitaire de 75 mm environ, tel que commercialisé sous la référence SAP n°1092 par la société DOMO. Un tel non tissé permet des imprégnations en quantité importante de bentonite, de l'ordre de 5 000 g/m2. Des mélanges de fibres de différents titres peuvent permettre de combiner les effets de résilience, de porosité, et de propriétés mécaniques adaptées à certaines applications.
Concernant les bentonites utilisées, l'application du géotextile dicte le choix des caractéristiques chimiques de l'argile utilisée, ainsi que sa granulométrie. On a obtenu de bons résultats en utilisant de la bentonite sodique activée de type IMPERSOL, commercialisée par BENTOFRANCE du groupe SUD-CHEMIE. Bien entendu, d'autres bentonites, et en particulier des bentonites calciques naturelles peuvent être employées en fonction des applications.
Concernant la couche de support 3, celle-ci peut être réalisée de différentes manières, et en particulier par un tissu comme illustré aux figures 1 et 2. Plus précisément, il s'agit d'un tissu de bandelettes à base d'un matériau polymère et typiquement du polypropylène, apprécié pour ses qualités hydrophobes et de résistance à de nombreuses agressions chimiques. A titre d'exemple, on peut utiliser un tissu géotextile employé dans le domaine agricole comme élément de paillage. Il est préférable que ces bandelettes soient jointives pour offrir une surface homogène et continue à la jonction avec la couche d'âme 2, et empêcher l'apparition de zones par lesquelles la bentonite pourrait s'échapper, et former des défauts d'étanchéité ultérieurs.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce seul type de couche support, mais couvre également des variantes dans lesquelles des non tissés tel qu'illustré à la figure 3, intégrant éventuellement d'autres couches élémentaires, ou des éléments de renforcement du type grille, reçoivent la couche d'âme 2.
L'association entre la couche d'âme 2 et la couche support 3 peut s'obtenir comme illustré à la figure 2 par un aiguilletage liant la couche d'âme 2 et la couche support 31, ou bien encore comme illustré à la figure 3, par un collage de la couche support 32 sous la couche d'âme 2, par l'intermédiaire d'un film d'un matériau thermo-liant 5 ou analogue. Il est également possible de procéder par couture des deux couches. La couche barrière 4, formant la partie supérieure et couvrant la couche d'âme 2 peut être réalisée de différentes manières. Ainsi qu'illustré à la figure 2, cette couche 41 peut être réalisée par un voile de non tissé par exemple collé sur la face supérieure de la couche d'âme 2. A titre d'exemple, un voile du type spunbond de grammage compris entre 10 et 300 g/m2, voire un film perforé peuvent être utilisés en donnant de bons résultats.
En variante, et comme illustré à la figure 3, la couche barrière 42 peut être formée par une fraction de la couche d'âme 2. Plus précisément, la bentonite présente de façon superficielle sur une épaisseur de quelques pourcents de la couche d'âme peut recevoir une pulvérisation d'eau ou de solution aqueuse collante, destinée à faire gonfler les grains de bentonite. Dans ce cas, le gonflement ainsi obtenu obture en partie les porosités présentes sur la face supérieure de la couche d'âme 2 et empêche, à tout le moins limite, la sortie du matériau pulvérulent présent au cœur de la couche d'âme 2.
Comme illustré à la figure 4, le procédé conforme à l'invention et qui permet la fabrication du géotextile bentonitique enchaîne les étapes suivantes :
Bien entendu, l'installation 60 illustrée schématiquement à la figure 4 peut être réalisée par différentes installations séparées, et le rassemblement des différentes opérations sur une seule installation est illustré dans le but de montrer l'enchaînement des différentes étapes.
Ainsi, au niveau d'un premier poste 61, le matériau 62 formant la couche support est déroulé, et reçoit depuis une un poste de nappage 63 une nappe de fibres 69 destinées à former la future couche d'âme. Ces fibres 65 sont orientées et organisées entre elles par un aiguilletage effectué au niveau du poste 66. Cet aiguilletage a pour avantage d'assurer la pénétration partielle de certaines fibres à l'intérieur de la couche support 62 de manière à former un ensemble 68 qui peut ensuite être directement soumis à l'imprégnation de la poudre bentonitique. Ainsi, au niveau du poste 70, une certaine quantité 71 de poudre bentonitique est saupoudrée sur la face supérieure de la couche d'âme 69. Puis, cet ensemble est soumis à un champ électrique alternatif, en passant entre les deux électrodes 73. Ce champ électrique assure le déplacement et la pénétration de la quantité 71 de poudre préalablement saupoudrée. Comme déjà évoqué, l'imprégnation peut s'effectuer en deux étapes successives, avec un second saupoudrage au niveau du poste 75, suivi du passage au niveau d'une seconde paire d'électrodes 76 assurant ce complément d'imprégnation.
Puis, l'ensemble ainsi formé parvient au poste 80 de formation de la couche barrière. Dans l'exemple illustré à la figure 4, cette couche barrière est formée grâce au gonflement de la fraction superficielle de la couche de poudre bentonitique contenue dans la couche d'âme. Pour ce faire, une rampe de buses 81 assure une pulvérisation contrôlée d'une quantité d'eau 83 permettant d'humidifier la fraction superficielle 84 de la couche d'âme..
Ensuite, le géotextile est séché au niveau du four 88, de manière à solidifier la couche superficielle 84. Puis, le géotextile 90 ainsi réalisé est enroulé pour son emploi ultérieur.
Il ressort de ce qui précède que le textile conforme à l'invention présente de multiples avantages, notamment celui de permettre des imprégnations avec une quantité de poudre bentonitique élevée, supérieure à plusieurs kg/m2, tout en conservant une grande facilité de manipulation et une épaisseur constante et homogène.

Claims

REVENDICATIONS
1. Géotextile bentonitique (1), formé d'un complexe incluant une couche (2) formant une âme poreuse, emprisonnant un matériau pulvérulent à base de bentonite, et une couche support (3) formant une des faces externes du complexe, caractérisé en ce que ladite couche support (3) est mécaniquement liée uniquement à la couche (2) réalisée à base d'un matériau non tissé formant l'âme poreuse du complexe, et en ce qu'il comporte une couche barrière (4) présente sur la face extérieure du complexe opposé à la couche support (3).
2. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'âme (2) est réalisée à base d'un matériau non tissé comportant des fibres (64) de titre supérieur à 6 décitex.
3. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'âme (2) est réalisée à base d'un matériau non tissé comportant des fibres présentant un caractère hydrophobe.
4. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'âme est réalisée à base d'un matériau non tissé comportant des fibres thermoliantes, dont l'exposition à la chaleur permet de solidariser tout ou partie des fibres entre elles, afin de former un réseau de fibres.
5. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'âme (2) présente une densité comprise entre 10 et 100 kg/m3.
6. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'âme (2) inclut des fibres à base de polypropylène.
7. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (3) de support est réalisée à base d'un tissu de bandelettes.
8. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de support est réalisée à base d'un matériau non tissé.
9. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de support est réalisée par un complexe multicouche.
10. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de support est formée par une fraction de l'épaisseur de la couche de matériau non tissé dont la fraction restante forme la couche d'âme.
11. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à base de bentonite présente une granulométrie comprise entre 60 μm et 800 μm.
12. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à base de bentonite est présent avec une masse surfacique comprise entre 0,1 et 10 kg/m2.
13. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche barrière (42) est formée par une fraction supérieure de la couche d'âme qui emprisonne une quantité de matériau à base de bentonite dans un état dilaté par absorption d'eau.
14. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche barrière est formée par une fraction supérieure de la couche d'âme ayant subi un traitement thermique assurant une liaison accentuée des fibres du non tissé.
15. Géotextile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche barrière est formée par une couche (41) rapportée sur la face supérieure de la couche d'âme.
16. Procédé de fabrication d'un géotextile bentonitique, formé d'un complexe incluant une couche formant une âme poreuse, emprisonnant un matériau pulvérulent à base de bentonite, et au moins une couche support formant une des faces extérieures du complexe, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes dans lesquelles : - on associe une couche (65) d'un non tissé destiné à former la couche d'âme du complexe, avec la couche support (62), de manière à former un premier ensemble (68) ; - on imprègne le matériau pulvérulent (71) à base de bentonite dans la couche
(69) de non tissé dudit premier ensemble ; - on réalise une couche supérieure (84), formant la face extérieure du complexe opposée à la couche support.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche support (62) et la couche d'âme (65) sont liées par aiguilletage ou couture.
18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche support (32) et la couche d'âme (2) sont liées par interposition d'un film de collage (5).
19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche support et la couche d'âme sont liées par fusion partielle de l'une et/ou l'autre desdites couches, au niveau de leur face en regard.
20. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'imprégnation du matériau pulvérulent se fait en plusieurs étapes successives de saupoudrage (70 , 75) et de pénétration à l'intérieur de l'âme.
21. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'imprégnation du matériau pulvérulent se fait par application d'un champ électrique, de préférence alternatif.
22. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'imprégnation du matériau pulvérulent se fait par exposition de la couche d'âme recouverte du matériau pulvérulent, à un phénomène vibratoire.
23. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'imprégnation du matériau pulvérulent se fait par application d'une pression sur une couche de matériau pulvérulent recouvrant la couche d'âme.
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