L'industrie des tissus textiles non tissés a connu un début exploratoire à la fin des années 1940, puis est entrée dans une phase de développement dans les années 1950, suivie d'une expansion commerciale dans les années 1960. Au cours des 35 années suivantes, l'industrie des non-tissés a mûri et établi des marchés pour les tissus non-tissés en offrant des performances rentables comme alternatives aux textiles conventionnels ou en fournissant des produits spécifiquement développés pour des utilisations finales ciblées. L'industrie a mieux survécu aux récessions que les textiles conventionnels et s'est développée à un rythme plus rapide. Ses problèmes de santé et de sécurité sont similaires à ceux du reste de l'industrie textile (c'est-à-dire le bruit, les fibres en suspension dans l'air, les produits chimiques utilisés pour lier les fibres, les surfaces de travail sûres, les points de pincement, les brûlures dues aux expositions thermiques, les blessures au dos, etc.).

L'industrie a généralement un bon dossier de sécurité et le nombre de blessures par unité de travail standard est faible. L'industrie a relevé les défis associés aux lois sur la qualité de l'eau et de l'air. Aux États-Unis, l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a promulgué un certain nombre de règles de protection des travailleurs qui exigent une formation à la sécurité et des pratiques de fabrication qui ont considérablement amélioré la protection des travailleurs. Partout dans le monde, des entreprises responsables adoptent des pratiques similaires.

Les matières premières utilisées par l'industrie sont généralement similaires à celles utilisées dans les textiles conventionnels. On estime que l'industrie utilise près d'un milliard de kg d'un mélange de matières premières par an. Les fibres naturelles utilisées sont principalement le coton et la pulpe de bois. Les fibres fabriquées comprennent la rayonne, les polyoléfines (polyéthylène et polypropylène), les polyesters et, dans une moindre mesure, les nylons, les acryliques, les aramides et autres.

Il y a eu une croissance précoce du nombre de procédés non tissés à environ dix. Ceux-ci inclus; pâtes et mélanges filés-liés, soufflés à l'état fondu, déposés à l'air, déposés par voie humide, déposés à sec (liés par aiguilletage, liaison thermique ou liaison chimique) et procédés de liage par couture. Aux Etats-Unis, l'industrie a saturé bon nombre de ses marchés d'utilisation finale et est actuellement à la recherche de nouveaux marchés. Un pôle de croissance important pour les non-tissés se développe dans le domaine des composites. Les stratifiés de non-tissés avec films et autres revêtements élargissent les marchés des matériaux non-tissés. Le stockage des produits en rouleaux non tissés a récemment fait l'objet d'un examen minutieux en raison de l'inflammabilité de certains produits qui ont de très faibles densités et des surfaces élevées. Les rouleaux dont le rapport volume/poids est supérieur à un certain facteur de volume de rouleau sont considérés comme posant des problèmes de stockage.

Matières premières

Fibres cellulosiques

Le volume de coton blanchi utilisé dans les tissus non tissés n'a cessé d'augmenter, et les mélanges coton-polyester et rayonne-polyester dans les tissus non tissés, liés par hydroenchevêtrement, sont devenus des combinaisons intéressantes pour les applications médicales et d'hygiène féminine. Il y a eu un intérêt à utiliser du coton non blanchi dans des procédés non tissés, et certains tissus expérimentaux attrayants ont été produits grâce à l'utilisation du procédé d'hydroenchevêtrement.

Rayon a subi des pressions de la part des écologistes qui s'inquiètent de l'impact des sous-produits du procédé sur l'environnement. Certains producteurs de rayonne entreprises aux États-Unis abandonné l'industrie plutôt que de faire face au coût de la conformité aux exigences réglementaires imposées par les lois sur la qualité de l'eau et de l'air. Les entreprises qui ont choisi de répondre aux exigences semblent maintenant être à l'aise avec leurs processus modifiés.

Les fibres de pâte de bois sont un composant majeur des couches jetables, des produits d'incontinence et d'autres produits absorbants. Des fibres de bois dur et des fibres kraft sont utilisées. Aux États-Unis seulement, l'utilisation de fibres de pâte s'élève à plus d'un milliard de kg par an. Un petit pourcentage est utilisé dans les procédés non tissés par voie aérienne. Les produits sont populaires comme serviettes dans des applications allant de la cuisine au sport.

Fibres synthétiques

Les deux fibres de polyoléfine les plus populaires sont le polyéthylène et le polypropylène. Ces polymères sont soit convertis en fibres courtes qui sont ensuite converties en tissus non tissés, soit convertis en tissus non tissés filés en extrudant les polymères pour former des filaments qui sont formés en nappes et liés par des procédés thermiques. Certains des tissus produits sont convertis en vêtements de protection et, en 1995, plus de 400,000,000 XNUMX XNUMX de combinaisons avaient été fabriquées à l'aide d'un tissu populaire en polyéthylène filé-lié.

La plus grande utilisation unique d'un tissu non tissé aux États-Unis (environ 10 milliards de mètres carrés) est comme feuille de couverture dans les couches jetables. C'est le tissu qui entre en contact avec la peau du bébé et sépare le bébé des autres composants de la couche. Les tissus de ces fibres sont également utilisés dans des produits durables et dans certaines applications géotextiles où ils sont censés durer indéfiniment. Les tissus se dégraderont à la lumière ultraviolette ou à d'autres types de rayonnement.

Les fibres thermoplastiques à base de polymères et de copolymères de polyester sont largement utilisées dans les non-tissés à la fois dans les procédés de fibres discontinues et de filage-liage. Le volume combiné de polymères de polyester et de polyoléfine utilisés aux États-Unis dans les tissus non tissés a été estimé à plus de 250 millions de kg par an. Des mélanges de fibres de polyester avec de la pâte de bois qui sont posés par voie humide puis liés par hydroenchevêtrement et ensuite traités avec un revêtement répulsif sont largement utilisés dans les blouses et champs chirurgicaux jetables. En 1995, l'utilisation de non-tissés médicaux jetables aux États-Unis dépassait à eux seuls 2 milliards de mètres carrés par an.

Les fibres de nylon ne sont utilisées qu'avec parcimonie sous forme de fibres discontinues et en volume limité dans les non-tissés filés-liés. L'une des plus grandes utilisations des non-tissés en nylon spundbonded est le renforcement des sous-tapis et des filtres en fibre de verre. Les tissus offrent une surface à faible frottement aux coussinets de moquette qui facilite l'installation des moquettes. Dans les filtres en fibre de verre, le tissu aide à retenir la fibre de verre dans le filtre et empêche les fibres de verre de pénétrer dans le flux d'air filtré. D'autres non-tissés de spécialité, tels que les aramides, sont utilisés dans des marchés de niche où leurs propriétés, telles que la faible inflammabilité, recommandent leur utilisation. Certains de ces non-tissés sont utilisés dans l'industrie du meuble comme pare-flammes, pour réduire l'inflammabilité des canapés et des chaises.

Le processus

Spunbonded et meltblown

Dans les procédés spunbonded et meltblown, les polymères synthétiques sont fondus, filtrés, extrudés, étirés, chargés électrostatiquement, déposés sous forme de bande, collés et enroulés. Le processus nécessite de bonnes pratiques de sécurité communes au travail avec des extrudeuses à chaud, des filtres, des filières et des rouleaux chauffants utilisés pour le collage.

Les travailleurs doivent porter une protection oculaire appropriée et éviter de porter des vêtements amples, des cravates, des bagues ou d'autres bijoux qui pourraient être pris dans l'équipement en mouvement. De plus, ces processus impliquent presque toujours l'utilisation de grands volumes d'air et des précautions particulières doivent être prises pour éviter les conceptions susceptibles de provoquer des incendies, telles que la mise en place de ballasts légers dans un conduit d'air. L'extinction d'un incendie dans un conduit d'aération est difficile. Il est important de maintenir des surfaces de travail sûres, et les sols autour de tout équipement non tissé doivent être exempts de contamination pouvant entraîner une prise de pied dangereuse.

Les procédés de filage-liage et de fusion-soufflage nécessitent le nettoyage de certains équipements de procédé en brûlant tout résidu de polymère accumulé. Cela implique généralement l'utilisation de fours très chauds pour le nettoyage et le stockage des pièces nettoyées. Évidemment, ces opérations nécessitent des gants appropriés et d'autres protections thermiques, ainsi qu'une ventilation appropriée pour réduire la chaleur et les gaz d'échappement.

Les procédés filés-liés doivent en partie leurs avantages économiques au fait qu'ils sont relativement rapides et que les rouleaux d'enroulement peuvent être changés pendant que le procédé continue de fonctionner. La conception de l'équipement de changement de rouleaux et la formation des opérateurs doivent prévoir une marge de sécurité suffisante pour effectuer ces changements.

Pose à sec

Les processus qui impliquent l'ouverture de balles de fibres, le mélange des fibres pour fournir une alimentation uniforme à une machine à carder, le cardage pour former des bandes, le chevauchement croisé des bandes pour fournir une résistance optimale dans toutes les directions, puis l'acheminement de la bande vers un processus de liaison sont similaires dans leurs exigences de sécurité aux procédés textiles conventionnels. Tous les points exposés qui pourraient piéger les mains d'un travailleur dans les interfaces des rouleaux doivent être protégés. Certains procédés par voie sèche impliquent la génération de petites quantités de fibres en suspension dans l'air. Le travailleur doit être muni d'un EPI respiratoire adéquat afin d'éviter l'inhalation de partie respirable de ces fibres.

Si les nappes formées doivent être liées thermiquement, il y aura normalement une petite quantité (de l'ordre de 10 % en poids) d'une fibre ou d'une poudre à point de fusion inférieur qui a été mélangée dans la nappe. Ce matériau est fondu par exposition à un four à air chaud ou à des rouleaux chauffés puis refroidi pour former les liaisons du tissu. Une protection contre l'exposition aux environnements chauffés doit être fournie. Aux États-Unis, environ 100 millions de kg de non-tissés thermoliés sont produits chaque année.

Si les nappes sont liées par aiguilletage, on utilise un métier à aiguilles. Un réseau d'aiguilles est monté dans des planches à aiguilles et les aiguilles sont entraînées à travers la bande. Les aiguilles capturent les fibres de surface, les entraînent du haut vers le bas du tissu puis libèrent les fibres au retour. Le nombre de pénétrations par unité de surface peut aller d'un petit nombre (dans le cas des tissus à gonflant élevé) à un grand nombre (dans le cas des feutres aiguilletés). Un métier à tisser peut être utilisé pour aiguilleter à la fois les côtés supérieur et inférieur de la bande et pour une utilisation avec plusieurs planches. Les aiguilles cassées doivent être remplacées. Le verrouillage de sécurité des métiers à tisser est nécessaire afin d'éviter les accidents lors de cet entretien. Comme dans le cas du cardage, certaines petites fibres peuvent être générées par ces processus, et une ventilation et des respirateurs sont recommandés. De plus, une protection oculaire est conseillée pour se protéger contre les débris volants d'aiguilles cassées. Aux États-Unis, environ 100 millions de kg de non-tissés aiguilletés sont fabriqués chaque année.

Si les nappes sont liées par un adhésif chimique, le procédé nécessite normalement de pulvériser l'adhésif sur un côté de la nappe et de le faire passer à travers une zone de durcissement, normalement un four à air traversant. Le sens de la bande est ensuite inversé, une nouvelle application de l'adhésif est effectuée et la bande est renvoyée dans le four. Un troisième passage dans le four est parfois utilisé si nécessaire pour terminer le processus de durcissement. Évidemment, la zone doit évacuer les gaz du four et il est nécessaire de capter et d'éliminer tous les effluents toxiques (aux États-Unis, cela est requis par diverses lois étatiques et fédérales sur la qualité de l'air). Dans le cas du collage, il y a eu une pression mondiale pour réduire la libération de formaldéhyde dans l'environnement. Aux États-Unis, l'EPA a récemment resserré les limites de rejet de formaldéhyde à un dixième des limites précédemment acceptables. On craint que les nouvelles limites ne remettent en cause la précision des méthodes de laboratoire actuellement disponibles. L'industrie des adhésifs a réagi en proposant de nouveaux liants sans formaldéhyde.

Air posé

Il existe une certaine confusion de nomenclature en ce qui concerne les non-tissés air-laid. L'une des variantes des processus de cardage comprend une carte qui comprend une section qui répartit au hasard les fibres en cours de traitement dans un flux d'air. Ce procédé est souvent appelé « procédé de non-tissé à l'air ». Un autre procédé, très différent, également appelé par voie aérienne, consiste à disperser les fibres dans un flux d'air, généralement à l'aide d'un broyeur à marteaux, et à diriger la dispersion des fibres en suspension dans l'air vers un dispositif qui dépose les fibres sur une bande mobile. La bande formée est ensuite collée par pulvérisation et durcie. Le processus de dépôt peut être répété en ligne avec différents types de fibres pour produire des tissus non tissés à partir de couches avec différentes compositions de fibres. Les fibres utilisées dans ce cas peuvent être très courtes et une protection pour éviter l'exposition à de telles fibres en suspension dans l'air doit être prise.

Pose humide

Le procédé non tissé par voie humide emprunte la technologie développée pour la fabrication du papier et nécessite la formation de voiles à partir de dispersions de fibres dans l'eau. Ce processus est assisté par l'utilisation d'aides à la dispersion qui aident à éviter les amas de fibres non uniformes. La dispersion de fibres est filtrée à travers des tapis roulants et essorée par pressage entre des feutres. À un moment donné du processus, un liant est souvent ajouté qui lie la bande pendant la chaleur du séchage. Alternativement, dans une méthode plus récente, la nappe est liée par hydroenchevêtrement à l'aide de jets d'eau à haute pression. L'étape finale implique le séchage et peut inclure des étapes pour assouplir le tissu par microcrêpage ou une autre technique similaire. Il n'y a pas de risques majeurs connus associés à ce processus, et les programmes de sécurité sont normalement basés sur les bonnes pratiques de fabrication courantes.

Collage

Ce processus est souvent exclu de certaines définitions des non-tissés car il peut impliquer l'utilisation de fils pour coudre des bandes dans des tissus. Certaines définitions des non-tissés excluent tout tissu contenant du « fil ». Dans ce processus, une nappe est présentée aux machines de couture conventionnelles pour produire des structures de type tricot qui offrent une grande variété de combinaisons, y compris l'utilisation de fils élastiques pour produire des tissus avec des propriétés d'étirement et de récupération attrayantes. Encore une fois, aucun danger exceptionnel n'est associé à ce processus.

Finition

Les finitions pour les tissus non tissés comprennent les ignifuges, les hydrofuges, les antistatiques, les adoucissants, les antibactériens, les fusibles, les lubrifiants et autres traitements de surface. Les finitions pour non-tissés sont appliquées soit en ligne, soit en tant que traitements post-fabrication hors ligne, selon le processus et le type de finition. Fréquemment, des finitions antistatiques sont ajoutées en ligne, et le traitement de surface tel que la gravure corona est normalement un processus en ligne. Les finitions ignifuges et hydrofuges sont souvent appliquées hors ligne. Certains traitements de tissus spécialisés incluent l'exposition du tissu à un traitement au plasma à haute énergie pour influencer la polarité des tissus et améliorer leurs performances dans les applications de filtration. La sécurité de ces processus chimiques et physiques varie selon chaque application et doit être considérée séparément.

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