thermocollage

Domaine technique

La présente invention concerne une méthode de collage d'une matrice fibreuse à un support par l'application d'un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30 sur un support, l'utilisation d'une composition adhésive comprenant essentiellement un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30 dans le thermocollage et une composition adhésive comprenant plus de 60% d'un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30 pour lier une matrice fibreuse à un support.

Description détaillée de l'invention

Les produits d'hygiène sont généralement constitués d'une série de feuillets ayant des fonctions protectrices ou absorbantes. Ces différents feuillets sont associés les uns aux autres par thermocollage.

De façon générale, le polyéthylène thermoplastique est largement utilisé dans le collage de matrices cellulosiques. Le collage thermoplastique de matrices cellulosiques nécessite l'application uniforme de petites quantités d'adhésif.

L'objet de la présente invention est de remplacer les dérivés du pétrole amplement utilisés dans le thermocollage par des produits biosourcés et de faible allergénicité permettant une utilisation dans des produits d'hygiène jetables notamment destinés à un contact avec la peau notamment un contact répété et/ou prolongé avec la peau. L'introduction de matières plastiques et notamment contenant des micro-plastiques dans les produits d'hygiène jetables est un sujet de plus en plus préoccupant aussi bien pour la protection de la santé publique que de l'environnement. Ainsi, dans le cadre des produits d'hygiène jetables bien qu'en soit les matrices cellulosiques soient biodégradables, l'introduction au sein de ces matrices de matières plastiques et notamment de micro-plastiques lors de leur assemblage en font des produits potentiellement néfastes pour l'environnement. En effet, afin d'obtenir un adhésif adapté, les produits thermoplastiques utilisés sont finement broyés formant des micro-plastiques plus à même de se disséminer dans l'environnement sans pour autant être dégradé. En outre, ces poudres sont difficiles à obtenir du fait de la faible température de fusion de ces plastiques et sont donc relativement chères.

L'invention concerne une méthode de thermocollage d'une matrice fibreuse préférentiellement cellulosique sur un support comprenant les étapes de :

· dépôt sur une zone de collage dudit support et/ou de ladite matrice fibreuse d'une composition pulvérulente comprenant essentiellement un hydrolysat d'amidon ayant un dextrose équivalent (DE) supérieur à 30, préférentiellement compris entre 30 et 90, plus préférentiellement 36 à 40 ;

mise en contact des zones de collage de ladite matrice fibreuse et dudit support

application sur l'une et/ou l'autre des zones de collage dudit support et de ladite matrice fibreuse d'une température comprise entre 100 et 180°C afin de coller ladite matrice fibreuse au support, préférentiellement l'étape de la mise en contact des zones de collage et l'étape d'application de la température sur l'une et/ou l'autre des zones de collage peuvent être simultanées ou successives.

Cette méthode est particulièrement avantageuse dans la fabrication des produits d'hygiène et notamment des articles absorbants jetables notamment parce que ladite composition pulvérulente comprenant essentiellement un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30 est essentiellement d'origine naturelle et biodégradable. Par « essentiellement d'origine naturelle et biodégradable » on entend une composition comprenant moins de 20% de produits pétrosourcés tels que des résines ou des polymères synthétiques et/ou d'additif chimique (agents de pontage, pigment,..) typiquement, moins de 15%, 10%, 5%, 2% ou 1 %(p/p) de produits pétrosourcés et/ou d'additif chimique.

Par « hydrolysat d'amidon » on entend une composition d'hydrate de carbone qui comprend du dextrose, du maltose, des maltotrioses et des polysaccharides. Les hydrolysats d'amidon standards sont produits par hydrolyse acide ou enzymatique d'amidon quel que soit leur origine botanique (par exemple les céréales, les légumineuses ou les tubercules). Ils sont en fait un mélange de glucose et de polymères du glucose, de poids moléculaires extrêmement variés. Les hydrolysats d'amidon sont généralement classés en fonction de leur pouvoir réducteur, exprimé par la notion de dextrose équivalent ou D.E.

Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression « dextrose équivalent » ou « DE » se réfère à la « teneur en sucres réducteurs, exprimée en pourcentage de la matière sèche en dextrose » et est utilisée pour caractériser le poids moléculaire des polysaccharides. (Voir le Guide des produits issus de l'hydrolyse de l'amidon et leurs dérivés page 86, 1995 par MW. Kearsley, SZ. Dziedzic). Sa valeur théorique qui est inversement proportionnelle à la masse moléculaire moyenne (Mn). Elle est calculée comme suit :

DE = Mglucose / Mn ^χ 100 ou

DE =180 / Mn * 100

(Rong Y, Sillick M, C M. Gregson " Détermination Of Dextrose Equivalent Value And Number Average Molecular Weight Of Maltodextrin By Osmometry ", J Food Sei 2009 Janvier-Feburary;.. 74 (1), pp C33-040)

Ainsi, le dextrose a un DE de 100 tandis que l'amidon pur (par exemple de maïs) a une valeur de 0.

Typiquement, l'hydrolysat d'amidon selon l'invention présente un DE compris entre 31 et 85, plus préférentiellement entre 32 et 80 ; 33 et 75 ; 34 et 70 ; 35 et 60 ; 36 et 50 ; 36 et 45.

L'expression « composition comprenant essentiellement » se réfère à une composition comprenant plus de 50% (p/p) d'un hydrolysat d'amidon, préférentiellement plus de 60% (p/p), plus de 70%, 80%, 90%, 95%, 98% d'un hydrolysat d'amidon. Typiquement, la composition comprend de 51 à 100%, 55 à 98%, 60 à 97%, 70 à 95% d'hydrolysat d'amidon.

Typiquement, la composition adhésive selon l'invention est une composition pulvérulente amorphe. Par « amorphe », on entend une composition non cristalline, dans le cadre de la présente invention, une telle composition amorphe peut être obtenue par atomisation et/ou granulation d'un hydrolysat d'amidon liquide et/ou pulvérulent. Une telle composition amorphe peut être également obtenue par le refroidissement rapide d'un hydrolysat d'amidon fondu (procédé dit de « chilled belt »).

La composition pulvérulente selon l'invention est avantageuse en ce que sa forme pulvérulente permet de s'affranchir des problèmes liés à la viscosité ou à la conservation de la composition adhésive. En effet, l'avantage d'une telle composition est sa stabilité, elle n'a pas à être solubilisée avant usage, pas à être agitée et maintenue à chaud. Elle peut être finement dosée et appliquée par simple dépôt. La pulvérisation d'une telle composition ou l'utilisation sous forme liquide ne permettrait pas un dépôt uniforme de l'adhésif sur la matrice. En outre, au vu de la viscosité du mélange obtenu, une pulvérisation ne permettrait pas l'obtention de gouttes suffisamment petites afin d'éviter toute irrégularité dans le collage. En effet, la forme pulvérulente permet une application fine de la quantité d'adhésif nécessaire au collage. Enfin, la forme poudre permet de s'affranchir des conséquences liées à l'hydrophobicité éventuelle des fibres de la matrice fibreuse.

Préférentiellement, la composition pulvérulente a une répartition granulométrique moyenne (granulométrie moyenne D(v,0.5)) comprise entre 40 et 500 μιη, préférentiellement de 50 à 450μιη, plus préférentiellement de 150 à 400μιη. Typiquement, la composition selon l'invention comprend plus de 90% de particules ayant une granulométrie supérieure à 40μιη et/ou plus de 15% de particules ayant une granulométrie supérieure à 250μιη et/ou moins de 10% de particules ayant une granulométrie supérieure à 500μιη. Avantageusement, la composition pulvérulente est composée de particules agglomérées, typiquement, elle est formée de particules obtenues par granulation humide. L'analyse de la répartition granulométrique peut être effectuée par différentes techniques telle que l'ALIPINE et/ou le RETSCH. La mesure de la distribution de taille des particules s'effectue préférentiellement, par la méthode RETSCH suivant la méthode décrite dans la Pharmacopée Européenne 6.0 N° 01/2008 :20938 p.325. Plus particulièrement, la répartition granulométrique de la poudre selon l'invention peut être mesurée à l'aide d'une tamiseuse RETSCH, modèle AS200 control 'g' selon les recommandations du constructeur.

Tel qu'utilisé présentement, le terme « thermocollage » se réfère à la liaison, la soudure ou l'adhérence d'un matériau à lui-même ou à un autre par élévation de la température (au-delà de la température ambiante). Dans le cadre de la présente invention, cette expression se réfère au soudage ou à l'acquisition d'une l'adhérence entre la zone de collage de la matrice fibreuse et la zone de collage du support par l'application d'une augmentation de température sur l'une et/ou l'autre des zones de collage. Avantageusement, la température de collage est comprise entre 100 et 180°C, préférentiellement, entre 105 et 170°C, encore plus préférentiellement entre 1 10 et 160°C. Typiquement, l'augmentation de température peut être associée à l'exercice d'une pression sur l'une et/ou l'autre des zones de collage du support et de la matrice fibreuse. Avantageusement, une pression de 1 à 100 bars typiquement, 2 à 70 bars, avantageusement, 1 à 8 bars est exercée sur l'une et/ou l'autre des zones de collage du support et de la matrice fibreuse simultanément et/ou postérieurement à l'application de la température, préférentiellement, la pression exercée est comprise entre 2 et 60 bars, encore plus préférentiellement entre 3 et 55 bars. L'augmentation de la température et l'exercice de la pression sur au moins une des zones de collage peuvent être mis en œuvre indépendamment l'un de l'autre avec des durées distinctes. Typiquement, la durée de l'augmentation de la température et de l'exercice de la pression sur l'une et/ou l'autre des zones de collage sont indépendamment l'une de l'autre comprises entre 1 milliseconde et 10min, préférentiellement entre 0, 1 seconde et 1 minute encore plus préférentiellement entre 0,5 et 30 secondes ; 1 et 20 secondes ; 2 et 10 secondes. Avantageusement, une pression comprise entre 1 à 100 bars typiquement, 2 à 70 bars et une température comprise entre 100 et 180°C, sont exercées de façon concomitantes sur l'une et/ou l'autre des zones de collage pendant au moins 1 milliseconde et 10 min, préférentiellement entre 0,5 et 30 secondes ; plus préférentiellement entre 1 et 20 secondes ; 2 et 10 secondes.

Dans le cadre de la présente invention, l'expression « zones de collage » correspond à la surface de la dite matrice fibreuse ou dudit support destinée à être thermocollée.

Par « support », on entend une seconde matrice fibreuse. Préférentiellement, la matière plastique est choisie parmi le polyamide (PA), le polyuréthane (PUR), le polypropylène (PP), le poly (éthylène / alcool co-vinyle) (EVOH), l'alcool polyvinylique (PVOH), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), le polystyrène (PS), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), poly(chlorure de vinyle) (PVC), polyéthylène (PE) et leur combinaison.

L'expression « matrice fibreuse » fait référence à des fibres naturelles (par exemple, fibres de bois ou de coton), des fibres synthétiques (par exemple, de polyester ou de fibres de polypropylène) ou une combinaison de fibres naturelles et/ou synthétiques. Ladite matrice fibreuse peut être tissée, non-tissée, filée, gaufrée ou tricotée. Les fibres utilisées dans la fabrication de matrices appropriées pour une utilisation dans la présente invention, sont généralement des fibres de pâte de bois, des fibres de viscoses ou de coton. Cependant, d'autres fibres cellulosiques peuvent être utilisées ainsi que des mélanges de fibres cellulosiques avec des fibres d'autre origine (naturelle et/ou synthétique). Ainsi, les fibres appropriées pour une utilisation dans la présente invention peuvent être choisies parmi, les fibres cellulosiques, la soie, la laine, le polyester, le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide (tel que le nylon), l'acétate de cellulose, le fluorure de polyvinyle, le chlorure de polyvinylidène, les acryliques (tels que Orlon), l'acétate de polyvinyle, l'alcool polyvinylique non soluble, leurs analogues et leur combinaison. A titre illustratif, quelques combinaisons avantageuses de fibres synthétiques sont polypropylène / polyéthylène, polyester / polyéthylène, polyester / polypropylène, polyamide / polyester, polyamide / polyéthylène, polyamide / polypropylène.

Préférentiellement, la matrice fibreuse a une épaisseur comprise entre environ 0,012 mm et environ 0,05 cm, préférentiellement, une épaisseur comprise entre environ 0,02 mm et environ 0,03 cm, encore plus préférentiellement, comprise entre 0,05 mm et 0,01 cm ; entre 0, 1 mm et 5 mm ; entre 0,5 mm et 3 mm.

L'invention concerne également l'utilisation de ladite composition pulvérulente selon l'invention pour le thermocollage d'une matrice fibreuse préférentiellement cellulosique sur un support.

L'invention concerne également, un produit d'hygiène susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre de la méthode selon l'invention, ledit produit d'hygiène comprenant au moins une matrice fibreuse thermocollée sur un support par une composition pulvérulente comprenant essentiellement un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30.

Par « produit d'hygiène », on entend tout article utilisé pour l'hygiène corporel d'un homme ou d'un animal notamment les articles d'hygiène jetables notamment les articles absorbants jetables typiquement choisi parmi les compresses, les tampons, les lingettes, les pansements, les serviettes hygiéniques, les alèses, les protège-slips, les couches pour bébés, les articles pour l'incontinence des adultes et les plaquettes de sueur.

La méthode selon l'invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet une séparation facile entre le support et la matrice fibreuse. La force d'adhésion peut être modulée en fonction de l'adhésif ajouté à l'hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30. Typiquement, l'invention concerne enfin une composition adhésive comprenant plus de 60% (p/p) d'un hydrolysat d'amidon ayant un DE supérieur à 30 et un adhésif choisi parmi le polyéthylène, le polyéthylène, le polypropylène, le polyamide , l'alcool polyvinylique, et/ou le copolyester. Typiquement, l'adhésif choisi a une température de fusion comprise entre 100 et 180°C. Avantageusement, la composition comprend 0, 1 à 40% d'adhésif, préférentiellement, 0,2 à 30%, 0,5 à 20%, 0,7 à 15%, 1 à 10%, 1 ,2 à 7%, 1 ,5 à 5% en masse d'adhésif. Bien qu'ayant des significations distinctes, les termes « comprenant », « contenant », « comportant » et « consistant en » ont été utilisés de manière interchangeable dans la description de l'invention, et peuvent être remplacés l'un par l'autre.

L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples suivants donnés uniquement à titre illustratif.

Exemple

Matériels et méthodes

Les compositions adhésives testées sont les suivantes :

- PE pulvérulent commercialisé par la société Abifor

- Maltodextrine pulvérulente DE 19 commercialisée par la société TEREOS SYRAL sous la marque MALDEX® 190

- Glucose pulvérulent obtenu par atomisation et commercialisé par la société TEREOS SYRAL sous la marque MERITOSE® SD 250

- Sirop de glucose pulvérulent DE 38 commercialisé par la société TEREOS SYRAL sous la marque GLUCODRY® G 380 Sur une feuille mince de coton non-tissé de 10 cm ² de surface, environ 1 g de poudre sont répartis uniformément sur une surface de collage. La feuille ainsi préparée est ensuite recouverte par une seconde feuille en coton non tissé et placée entre deux feuilles de papier. La structure en feuillet est ensuite placée dans une presse chauffée à 150°C (VOGT Labopress 200T Vogt Maschinenbau GmbH, Brunsbiittler barrage 1 14, D 13581 Berlin) pendant 5 secondes à une pression de fonctionnement de 50 bar.

Après sortie de la presse, après un temps de refroidissement d'environ 5 minutes, l'adhérence entre les feuilles minces en coton est testée par écartèlement des feuilles jusqu'à la rupture de la zone d'adhérence.

Une bonne adhérence est caractérisée par des feuilles qui ne peuvent être séparées que par déchirement au moins partiel de la zone de collage de l'une des feuilles. Une mauvaise adhérence ou l'absence d'adhérence est caractérisée par la très faible ou l'absence de résistance à la séparation des feuilles. Résultats

Dans le cas du glucose pulvérulent qui a un dextrose équivalent de 100, on observe bien une fonte de la poudre au chauffage mais la composition obtenue ne permet pas l'adhésion des deux feuilles et migre vers les couches les plus absorbantes en l'occurrence le papier.

Par ailleurs, on remarque que comparativement au PE pulvérulent, le dépôt du sirop de glucose déshydraté est plus difficile en raison de la granulométrie fine. Les inventeurs ont mis en évidence que comparativement à la forme non agglomérée, les sirops de glucose pulvérulents agglomérés permettent d'améliorer la précision des zones de dépôt de la composition adhésive à la surface de la feuille.

Les inventeurs ont montré que la formulation pulvérulente permettant la meilleure gestion de la répartition de la poudre ainsi que des quantités de dépôt présentait plus de 90% de particules ayant une granulométrie supérieure à 40μιη, plus de 15% de particules ayant une granulométrie supérieure à 250μιη et moins de 10% de particules ayant une granulométrie supérieure à 500μιη.

Différentes températures de chauffage ont été testées, une température entre 100 et 150°C permet l'observation de meilleurs résultats avec le sirop de glucose pulvérulent DE 37.