Introduction à la technologie des non-tissés

La technologie des non-tissés peut être utilisée pour produire une large gamme de produits afin de répondre à un nombre croissant d'applications finales.
Il existe des preuves que la première méthode de transformation des fibres en tissu était le feutrage, qui exploitait la structure floconneuse de la laine pour lier fermement les fibres entre elles. Certaines technologies de production utilisées aujourd'hui dans l'industrie des non-tissés s'inspirent de cette méthode ancestrale de fabrication de tissus, tandis que d'autres sont le fruit de techniques modernes développées pour travailler les matériaux synthétiques. Les origines de l'industrie moderne des non-tissés restent floues, mais selon le Nonwovens Institute de Raleigh, en Caroline du Nord, le terme « non-tissés » a été utilisé pour la première fois en 1942, lorsque des nappes de fibres étaient collées entre elles pour former des tissus.
Depuis l'apparition du terme, l'innovation a donné naissance à une multitude de technologies permettant de créer des produits tels que des systèmes de filtration, des textiles pour l'automobile, le médical, l'hygiène, les géotextiles, les textiles agricoles, les revêtements de sol et même les vêtements, pour n'en citer que quelques-uns. Textile World vous présente ici quelques-unes des technologies les plus récentes à la disposition des fabricants de non-tissés et de produits dérivés.
DiloGroup, fabricant allemand de systèmes non tissés, propose un procédé de fabrication additive unique, baptisé 3D-Lofter, présenté initialement sous forme de prototype à l'ITMA 2019. Ce procédé utilise un mécanisme d'alimentation de ruban indépendant, fonctionnant comme une imprimante numérique. Le ruban est introduit dans un dispositif de formation de nappe aérodynamique, permettant le placement tridimensionnel de fibres supplémentaires à des emplacements précis sur le feutre aiguilleté plat. Ces fibres ajoutées permettent de compenser les zones fines, de créer des points de tension, de modifier la texture, de créer des reliefs ou de combler les creux de la nappe de base, et même de réaliser des motifs colorés ou imprimés. Dilo indique que cette technologie permet d'économiser jusqu'à 30 % du poids total des fibres, car seules les fibres nécessaires sont utilisées après la fabrication d'un feutre aiguilleté plat et uniforme. La nappe obtenue peut ensuite être densifiée et consolidée par aiguilletage et/ou thermofusion. Parmi les applications, on trouve les pièces moulées en feutre aiguilleté pour les intérieurs automobiles, les tissus d'ameublement et les matelas, les vêtements et les chaussures, ainsi que les revêtements de sol à motifs colorés.
DiloGroup propose également la technologie d'alimentation par carde IsoFeed – un système aérodynamique doté de plusieurs unités de formation de bande indépendantes de 33 mm de large, réparties sur toute la largeur de travail des cardes. Ces dispositifs permettent un dosage précis de la bande ou de la bande de fibres dans le sens de défilement, indispensable pour compenser les variations de qualité. Selon Dilo, IsoFeed permet de produire des nattes à mailles à l'aide de cardes, augmentant ainsi le coefficient de variation (CV) d'environ 40 %. Parmi les autres avantages d'IsoFeed, on note des économies de fibres par rapport à une alimentation conventionnelle, à poids minimal égal ; la bande de papier est visuellement améliorée et plus uniforme. Les nattes fabriquées avec la technologie IsoFeed sont compatibles avec les cardes, les unités de formation de profils aérodynamiques ou peuvent être utilisées directement dans les procédés d'aiguilletage ou de thermocollage.
L'entreprise allemande Oerlikon Noncloths propose des technologies complètes pour la production de non-tissés par extrusion à chaud, spunbond et airlaid. Pour les produits extrudés à chaud, Oerlikon offre des équipements mono- et bi-composants séparés, ainsi que des solutions modulaires entre les systèmes de moulage en amont et en aval (comme les systèmes spunbond), pour la fabrication de produits avec couches barrières ou couches perméables aux liquides. Oerlikon Noncloths affirme que sa technologie airlaid est particulièrement adaptée à la production de non-tissés à base de fibres cellulosiques. Ce procédé permet également un mélange homogène de différentes matières premières et présente un intérêt certain pour une transformation respectueuse de l'environnement.
Le tout dernier produit d'Oerlikon Nonwovens est la technologie PHANTOM brevetée par Procter & Gamble (P&G). Teknoweb Materials, partenaire d'Oerlikon pour l'hygiène et les lingettes, détient une licence exclusive de P&G pour la distribution mondiale de cette technologie. Développée par P&G pour les non-tissés hybrides, la technologie Phantom combine les procédés d'enduction aérienne et d'enduction par centrifugation pour produire des lingettes humides et sèches. Selon Oerlikon Nonwovens, les deux procédés sont combinés en une seule étape, intégrant des fibres cellulosiques, des fibres longues comme le coton et éventuellement des poudres de fibres synthétiques. L'hydrotissage permet de s'affranchir du séchage du non-tissé, générant ainsi des économies. Le procédé est personnalisable afin d'optimiser les propriétés du produit, telles que la douceur, la résistance, l'absorption des impuretés et des liquides. La technologie Phantom est idéale pour la production de lingettes humides et peut également être utilisée dans des produits à cœur absorbant, comme les couches.
La société autrichienne ANDRITZ Nonwovens affirme que ses compétences principales résident dans la production de non-tissés à sec et à voie humide, de spunbond, de spunlace, de non-tissés aiguilletés, y compris la transformation et le calandrage.
ANDRITZ propose des technologies pour la production de non-tissés biodégradables et écologiques, notamment les lignes spunlace Wetlace™ et Wetlace CP. Cette ligne de production permet de transformer la pâte de bois, les fibres de cellulose broyées, la rayonne, le coton, le chanvre, le bambou et le lin sans aucun additif chimique. L'entreprise propose des tests dédiés dans son Centre d'Excellence de Montbonneau, en France, qui a récemment modernisé son système innovant d'application de cellulose pour la production de lingettes en cellulose cardée.
La toute dernière technologie d'ANDRITZ en matière de lingettes non tissées biodégradables est la technologie neXline Wetlace CP. Cette innovation combine deux techniques de moulage (pose à sec et pose humide en ligne) avec l'hydrocollage. Selon l'entreprise, les fibres naturelles telles que la viscose ou la cellulose peuvent être facilement recyclées pour produire des lingettes en cellulose cardée entièrement biodégradables, performantes et économiques.
L'acquisition récente de la société française Laroche Sas enrichit le portefeuille de produits d'ANDRITZ avec de nouvelles technologies de transformation des fibres sèches, notamment l'ouverture, le mélange, le dosage, la pose aérienne, le traitement des déchets textiles et l'écorçage du chanvre. Cette acquisition apporte une valeur ajoutée au secteur du recyclage des déchets en proposant des lignes de recyclage complètes pour les déchets municipaux et industriels, transformables en fibres pour le refilage et la fabrication de non-tissés. Au sein du groupe ANDRITZ, l'entreprise est désormais connue sous le nom d'ANDRITZ Laroche Sas.
Aux États-Unis, Andritz Laroche est représenté par Allertex of America Ltd., à Cornelius, en Caroline du Nord. Jason Johnson, directeur des ventes techniques et du développement commercial chez Allertex, a déclaré que la technologie de Laroche est idéale pour le marché florissant des fibres de chanvre aux États-Unis. « Nous constatons actuellement un intérêt considérable pour l'écorçage, le traitement du coton et la transformation des fibres de chanvre en non-tissés destinés aux matériaux de construction, aux tissus, à l'automobile, à l'ameublement et aux composites », a déclaré M. Johnson. « Grâce à la découverte des technologies Laroche, hybrides et air-laid, ainsi que des technologies Schott et Thermofix de Meissner, les possibilités sont infinies ! »
La presse à laminer à plat à double bande Thermofix-TFE de Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH (Allemagne) utilise une combinaison de chaleur et de pression par contact. Le produit à traiter traverse la machine entre deux bandes transporteuses revêtues de téflon. Après chauffage, le matériau passe entre un ou plusieurs rouleaux de pression calibrés avant d'être refroidi dans une zone de refroidissement pour durcir thermiquement. La Thermofix-TFE convient aux textiles tels que les vêtements d'extérieur, les bandes réfléchissantes, le cuir artificiel, l'ameublement, les nattes de verre, les filtres et les membranes. Elle est disponible en deux modèles et trois tailles différentes pour s'adapter à diverses capacités.
Allertex est spécialisée dans les technologies de traitement et de non-tissés, notamment l'ouverture et le mélange, la formation de nappes, le collage, la finition, le traitement des fibres de chanvre et le laminage provenant de diverses entreprises.
Face à la demande croissante de lingettes nettoyantes jetables de haute qualité, l'entreprise allemande Trützschler Noncloths a lancé une solution à base de pâte cardée (CP) utilisant la technologie spunlace AquaJet pour produire des lingettes écologiques à un prix plus avantageux. En 2013-2014, Trützschler et son partenaire allemand Voith GmbH & Co. KG ont commercialisé le procédé de fabrication écologique WLS (Warm/Molded). La ligne WLS utilise un mélange cellulosique de pâte de bois de plantation et de fibres courtes de lyocell ou de rayonne, dispersé dans l'eau puis appliqué par voie humide et hydro-enchevêtré.
Les dernières innovations de Truetzschler Noncloths en matière de CP (composite polymère) poussent le concept WLS encore plus loin en combinant des tissus cellulosiques obtenus par voie humide avec des tissus cardés composés de fibres de viscose ou de lyocell plus longues. L'apprêtage par voie humide confère au non-tissé l'absorption et le volume nécessaires, et le tissu gagne en douceur et en résistance lorsqu'il est mouillé. Les jets d'eau à haute pression d'AquaJet lient les deux couches pour former un non-tissé fonctionnel.
La ligne CP est équipée d'une cardeuse NCT haute vitesse placée entre une machine de formation de nappe humide Voith HydroFormer et un AquaJet. Cette configuration offre une grande flexibilité : il est possible de se passer de cardeuse et d'utiliser uniquement l'HydroFormer et l'AquaJet pour produire des nontissés WLS ; l'étape de stratification humide peut être omise pour produire des nontissés spunlace cardés classiques ; ou encore, l'HydroFormer, la carde NCT et l'AquaJet permettent de produire des nontissés CP double couche.
Selon Truetzschler Noncloths, son client polonais Ecowipes a constaté une forte demande pour les non-tissés produits sur la ligne CP installée à l'automne 2020.
L'entreprise allemande Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG, filiale de Reifenhäuser GmbH & Co. KG, est spécialisée dans les lignes de production de non-tissés spunbond, meltblown et de lamination. Elle propose des solutions écologiques pour la fabrication de ces matériaux. Selon l'entreprise, sa ligne Reicofil permet de recycler jusqu'à 90 % du polyéthylène téréphtalate (PET) issu des déchets ménagers pour des applications industrielles. Elle fournit également des technologies pour la fabrication de produits d'hygiène à partir de matériaux écologiques, comme les couches biosourcées.
Par ailleurs, Reifenhäuser Reicofil propose également des solutions pour les équipements de protection médicale, tels que les masques. L'entreprise reconnaît que ces applications exigent des textiles d'une fiabilité absolue et fournit des équipements de haute fiabilité pour la production de non-tissés offrant une efficacité de filtration jusqu'à 99 %, conformes aux normes N99/FFP3. Shawmut Corp., basée à West Bridgewater, dans le Massachusetts, a récemment acquis auprès de Reifenhäuser Reicofil environ 60 tonnes d'équipements spécialisés de fusion-soufflage de précision pour sa nouvelle division santé et sécurité (voir « Shawmut : Investir dans l'avenir des matériaux avancés », TW, c'est une question).
« Pour les applications dans les secteurs de l'hygiène, du médical et de l'industrie, nous établissons régulièrement des normes de performance et de qualité pour les produits finis », explique Markus Müller, directeur des ventes chez Reifenhäuser Reicofil. « De plus, nous offrons à nos clients la possibilité de produire des nontissés écologiques à partir de matières premières biosourcées ou recyclées. Nous les aidons à tirer parti des opportunités offertes par la transition mondiale vers un développement durable, autrement dit : la prochaine génération de nontissés. »
L'entreprise allemande Reifenhäuser Enka Tecnica est spécialisée dans la conception de mandrins de filage intelligents interchangeables, de boîtes de filage et de filières compatibles avec toutes les lignes de production spunbond ou meltblown existantes. Sa fonctionnalité permet aux fabricants de moderniser leurs lignes de production et d'accéder à de nouveaux marchés, notamment l'hygiène, le médical et la filtration. Enka Tecnica indique que des embouts de buse et des tubes capillaires de haute qualité garantissent une qualité et une précision de produit constantes. Son mandrin de filage meltblown intègre également un concept énergétique durable optimisé, réduisant les temps de préchauffage et augmentant la puissance thermique. « Notre objectif principal est la satisfaction et la réussite de nos clients », déclare Wilfried Schiffer, directeur général de Reifenhäuser Enka Tecnica. « C'est pourquoi nous accordons autant d'importance à la relation client qu'à la livraison rapide de produits de haute qualité. Une coopération à long terme, fondée sur la confiance, prime sur les profits immédiats. »
Les marques Reifenhäuser Reicofil et Reifenhäuser Enka Tecnica sont représentées aux États-Unis par Fi-Tech Inc., Midlothian, Virginie.
L'entreprise suisse Graf + Cie., filiale du groupe Rieter Components, fabrique des revêtements pour cartes plates et à rouleaux. Pour la production de non-tissés, Graf propose les revêtements en carton métallisé Hipro. Selon Graf, la géométrie innovante de ces revêtements permet d'accroître la productivité de la production de non-tissés jusqu'à 10 % par rapport aux revêtements traditionnels. La face avant des dents Hipro présente une saillie spécialement conçue pour optimiser la rétention des fibres. Le transport optimisé de la bande, du cylindre à l'encodeur, augmente la productivité jusqu'à 10 %, et la précision du transport des fibres à l'entrée et à la sortie du cylindre réduit les défauts de la bande.
Adaptés aux cardes haute performance et conventionnelles, ces revêtements de cardage sont disponibles dans une large gamme d'alliages d'acier et de finitions de surface, permettant ainsi de les adapter à l'application et à la fibre traitée. Les revêtements de cardage Hipro sont conçus pour tous les types de fibres synthétiques utilisées dans l'industrie des non-tissés et sont compatibles avec divers types de rouleaux, notamment les rouleaux de travail, de dévidage et les rouleaux à grappes. Graf indique que Hipro est parfaitement adapté aux applications dans les secteurs de l'hygiène, du médical, de l'automobile, de la filtration et des revêtements de sol.
Ces dernières années, la société allemande BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG a considérablement élargi sa gamme de produits pour non-tissés. Elle propose notamment des fours et des séchoirs pour non-tissés.
Par ailleurs, la gamme de produits non tissés de Brückner comprend des unités d'imprégnation, des unités d'enduction, des machines de stockage, des calandres, des calandres de lamination, ainsi que des machines de découpe et d'enroulement. Brückner dispose d'un centre technique à son siège social de Leonberg, en Allemagne, où les clients peuvent effectuer des essais. Aux États-Unis, Brückner est représenté par Fi-Tech.
La qualité de l'eau utilisée dans la fabrication du spunlace est primordiale. L'entreprise italienne Idrosistem Srl est spécialisée dans les systèmes de filtration d'eau pour les lignes de production de spunlace. Ces systèmes éliminent les fibres de l'eau afin d'éviter les problèmes de seringue et d'améliorer la qualité du produit fini. Son dernier produit est conçu pour contrôler les bactéries dans le circuit d'eau de la production de lingettes. Cette technologie utilise un système de stérilisation de l'eau au dioxyde de chlore pour empêcher la contamination de l'eau par des substances toxiques, notamment les chlorures et les bromates. Idrosistem indique que l'efficacité du système de stérilisation est indépendante du pH de l'eau et atteint le niveau minimal requis de contrôle bactérien, exprimé en unités formant colonies par millilitre (UFC/ml). Selon l'entreprise, le système possède également de puissantes propriétés algicides, bactéricides, virucides et sporicides. Idrosistem est représentée aux États-Unis par Fi-Tech.
L'entreprise allemande Saueressig Surfaces, filiale de Matthews International Corp., est un concepteur et fabricant renommé de manchons et rouleaux de gaufrage pour non-tissés spunbond décoratifs et thermocollés. Elle utilise les méthodes de gravure laser les plus récentes, ainsi qu'une technologie moirée avancée. Des rouleaux trempés, des boîtiers microporeux, des bases et des déflecteurs structurels optimisent les options de personnalisation. Parmi ses développements récents figurent de nouvelles capacités de gaufrage 3D et de perforation hors ligne grâce à des rouleaux chauffants de haute précision avec des motifs de gravure complexes et précis, ainsi que l'utilisation en ligne de manchons en nickel dans le procédé spunlace. Ces innovations permettent la création de structures à effets tridimensionnels, une résistance à la traction et une élasticité accrues, et une perméabilité à l'air et aux liquides élevée. Saueressig peut également produire des échantillons 3D (incluant le substrat, le motif de gravure, la densité et la couleur) afin que ses clients puissent développer la solution optimale pour leur produit final.
Les non-tissés sont des matériaux non traditionnels, et les méthodes de coupe et de couture classiques ne constituent pas toujours la solution la plus efficace pour la fabrication de produits finis à partir de non-tissés. La pandémie et la demande croissante d'équipements de protection individuelle (EPI) ont notamment suscité un regain d'intérêt pour la technologie ultrasonique, qui utilise des ondes sonores à haute fréquence pour chauffer et plastifier les matériaux non tissés composés de fibres synthétiques.
Sonobond Ultrasonics, basée à West Chester, en Pennsylvanie, affirme que la technologie de soudage par ultrasons permet de créer rapidement des bords étanches et de réaliser des liaisons barrières conformes aux normes en vigueur. Un collage de haute qualité aux points de pression garantit un produit fini sans trous, sans joints de colle, sans abrasion ni délamination. Aucun filetage n'est nécessaire, la production est généralement plus rapide et la productivité accrue.
Sonobond propose des équipements pour le collage, la couture, le refendage, la découpe et le détourage, et permet souvent de réaliser plusieurs fonctions en une seule étape. La machine à coudre ultrasonique SeamMaster® de Sonobond est la technologie phare de l'entreprise. Grâce à son système de rotation continu breveté, la SeamMaster produit des coutures solides, étanches, lisses et flexibles. Selon l'entreprise, cette machine polyvalente s'adapte à diverses opérations d'assemblage. Par exemple, avec les outils appropriés, la SeamMaster permet de réaliser rapidement des opérations de collage, d'assemblage et de détourage. Sonobond affirme qu'elle est quatre fois plus rapide qu'une machine à coudre traditionnelle et dix fois plus rapide qu'une machine à coller. De plus, sa configuration est similaire à celle d'une machine à coudre classique, ce qui réduit considérablement la formation requise pour l'utilisation de la SeamMaster.
Les applications de la technologie Sonobond sur le marché des non-tissés médicaux comprennent les masques, les blouses chirurgicales, les couvre-chaussures jetables, les taies d'oreiller et les housses de matelas, ainsi que les pansements non pelucheux. Parmi les produits de filtration pouvant être fabriqués grâce à la technologie ultrasonique de Sonobond, on trouve les filtres plissés pour systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) et les filtres HEPA ; les filtres à air, à liquides et à gaz ; les sacs filtrants résistants ; ainsi que les chiffons et les tiges pour recueillir les déversements.
Pour aider ses clients à choisir la technologie la mieux adaptée à leur application, Sonobond propose des tests de collage par ultrasons gratuits sur leurs non-tissés. Le client peut ainsi analyser les résultats et comprendre les performances des produits disponibles.
L'entreprise Emerson, basée à Saint-Louis, propose à Branson des équipements à ultrasons permettant de couper, coller, sceller ou matelasser des non-tissés en fibres synthétiques pour des applications médicales et non médicales. Parmi les avancées majeures annoncées par l'entreprise figure la capacité de ses soudeuses à ultrasons à surveiller et enregistrer les données de soudage en temps réel. Cette technologie renforce le contrôle qualité des clients et favorise l'amélioration continue, même sur les lignes de production automatisées.
Parmi les nouveautés récentes, citons l'intégration de la technologie Fieldbus au système de soudage par ultrasons Branson DCX F. Cette technologie permet l'interopérabilité de plusieurs systèmes de soudage et leur communication directe avec des automates programmables. Le Fieldbus permet aux utilisateurs de surveiller les paramètres de soudage d'une machine à ultrasons et l'état d'un système de production multi-machines via un tableau de bord électronique. Ils peuvent ainsi optimiser le processus de production et résoudre les problèmes rencontrés.
La société Herrmann Ultrasonics Inc., basée à Bartlett, dans l'Illinois, propose une nouvelle technologie ultrasonique pour la fixation des élastiques de couches. Son procédé innovant crée un tunnel entre deux couches de matériau non tissé et y guide l'élastique sous tension. Le tissu est ensuite soudé à des points de jonction précis, puis coupé et détendu. Ce nouveau procédé de consolidation peut être réalisé en continu ou de manière périodique. Selon l'entreprise, cette méthode simplifie la transformation des produits élastiques, réduit les risques de rupture, élargit la plage de production et diminue les coûts. Herrmann affirme avoir testé avec succès différentes combinaisons de matériaux, différentes tailles et longueurs d'élastiques, ainsi que différentes vitesses.
« Notre nouveau procédé, que nous appelons « liage », permettra de mieux accompagner nos clients nord-américains dans la création de produits plus doux et plus respectueux de l'environnement », a déclaré Uwe Peregi, président de Herrmann Ultrasonics Inc.
Herrmann a également modernisé ses générateurs ultrasoniques ULTRABOND grâce à de nouvelles commandes qui déclenchent rapidement des vibrations ultrasoniques à l'endroit souhaité, au lieu de générer un signal continu. Cette mise à jour permet de s'affranchir d'outils spécifiques à chaque format, tels que le tambour à enclume. Herrmann a constaté une amélioration de l'efficacité globale des équipements, grâce à la réduction des coûts d'outillage et du temps nécessaire aux changements de format. L'association du signal du générateur Ultrabond à la technologie MICROGAP, qui contrôle l'écart dans la zone de collage, assure une surveillance multidimensionnelle du processus, garantissant ainsi une qualité de collage constante et un retour d'information direct au système.
Toutes les dernières innovations en matière de non-tissés seront présentées lors du prochain salon INDEX™20, qui se tiendra en octobre 2021. Une version virtuelle sera également proposée aux participants ne pouvant se déplacer. Pour plus d'informations sur INDEX, veuillez consulter ce numéro de la revue mondiale Triennale des non-tissés, Moving Forward, Taïwan.