CA2256750C - Systeme de distribution de feuilles une a une - Google Patents
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Abstract
Le système de distribution d'un matériau fibreux en feuille tel que l'ouate de cellulose ou un non-tissé, de grammage compris entre 15 et 90 g/m2 par pli, comprenant une bande continue dudit matériau fibreux enroulée en bobine (1) et prédécoupée de faç on à définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un côn e de distribution (5), le matériau étant distribué à travers ledit cône (5) par le sommet (S) de plus petit diamètre, est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est choisi à une valeur d'au plus 30 % supérieure à celui qui constitue la limite de machinabilité dudit matériau fibreux et en ce que le diamètre du sommet (S) du cône (5) est compris entre une valeur minimale correspondant à une force d'extraction juste supérieure à la force de rupture dudit matériau et une valeur maximale correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 9 0, et notamment supérieure ou égale à 95 %.
Description
SYSTENIE DE DISTRIBUTION DE FEUILLES UNE A UNE.
L'invention se rapporte à la distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux.
tel qu'un chiffon d'essuvage, une serviette ou un essuie-mains en papier ou en non-tissé, que l'on dévide à partir du centre d'une bobine de ce dernier et au travers d'un orifice de distribution de forme conique par exemple.
On connaît des serviettes, essuie-mains ou chiffons d'essuyage en papier qui se présentent sous la forme d'une bande continue enroulée en bobine. Des prédécoupes transversales à distance fixe le lon2 de cette bande délimitent des coupons que l'on peut détacher les uns après les autres. Chaque coupon peut être ainsi utilisé
individuellement. Dans les collectivités, on utilise par exemple des bobines de relativement arande capacité logées à l'intérieur de boîtiers. Ceux-ci sont pourvus d'un orQane provoquant la coupe par déchirure du matériau et sa distribution.
L'invention concerne les systèmes de distribution du type à dévidage central.
Dans un tel système le rouleau est sans mandrin lors de son utilisation, et la feuille est tirée depuis son centre au travers d'un organe de distribution à
section réduite. Ce dernier a par exemple la forme d'un tronc de cône creux dont le plus petit diamètre est tourné vers l'extérieur. La feuille pénètre dans la pièce tronconique par son plus -rand diamètre puis est extraite par traction au travers de l'orifice opposé, de diamètre plus petit. Ce dernier produit une certaine résistance à la traction e:cercée par l'utilisateur. Sa section est choisie de telle façon que lorsque l'utilisateur tire sur la feuille, il se produit une rupture au niveau de la prédécoupe entre un coupon déià
extrait du cône et le suivant encore enga~~é à l'intérieur de la pièce. Ainsi on libère un coupon après l'autre. La force nécessaire pour extraire la feuille à travers le cône étant supérieure à la force nécessaire pour déchirer les tenons de la zone prédécoupée, la séparation entre deux feuilles successives est assurée dès que la première est entiérement sortie du cône.
La force de déchirure de la prédécoupe dépend de deux facteurs essentiellement : De la résistance à la rupture de la matière à distribuer et du pourcenta-e de tenons définis entre les perforations de la prédécoupe.
La force d'extraction dépend de plusieurs paramètres - l'état de surface, le gramma2e et l'épaisseur de la matière à distribuer, - la laize de la bobine, le nombre de plis qui composent la feuille; en particulier la quantité de matière traversant le cône est directement proportionnelle à la laize de la bobine, - la matière constituant le cône et son état de surface, - le diamètre de l'orifice de sortie du cône.
En particulier, concernant ce dernier paramètre, on connaît le brevet US 4905868 qui porte sur le cône d'un distributeur de papier à dévidage central. Selon ce brevet, l'orifice de sortie du cône comprend au moins une portion que l'on peut enlever. On peut ainsi ajuster la section de l'orifice de sortie notamment à
l'épaisseur du papier utilisé, un deux ou trois plis.
Selon le brevet US 5246137, on règle la dimension de l'orifice de sortie au moyen d'inserts convenablement choisis.
La piece tronconique subit une érosion importante en cours d'utilisation en raison du caractère abrasif de l'ouate de cellulose. Très rapidement, du fait de l'auvmentation de la section de l'orifice de sortie, les forces de friction s'opposant au passage de la feuille diminuent. Il arrive alors un moment où l'utilisateur rencontre moins de résistance lorsqu'il tire sur la feuille. Il s'ensuit que la feuille ne se rompt plus svstématiquement le long de la ligne de prédécoupe.
L'efficacité du distributeur est ainsi fortement réduite. Une solution pourrait consister à réparer le cône au moyen d'un insert selon le document ci-dessus cité. Une autre solution connue par le brevet US 5310083 consiste à retarder l'usure de la partie conique en prolongeant cette dernière par une portion cylindrique. La surface de contact de la feuille étant augmentée dans la zone où se produit une forte friction, l'usure de la paroi est diminuée.
Un objet de la présente invention est de proposer un nouveau système de distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux, du type comprenant une bande continue dudit matériau enroulée en une bobine, les feuilles étant définies par des prédécoupes transversales, et un cône de distribution avec un orifice de sortie de diamètre (S) au travers duquel les feuilles sont extraites une à une.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un système de distribution dont l'efficacité, c'est à dire le taux de réussite d'extraction une à une des feuilles, est auementée et supérieure ou égale à 90 %, et notamment supérieure à
9~o.a ~
Un autre objet de la présente invention est d'assurer un optimal optimum du système de distribution pendant une plus longue période d'utilisation, malsré
l'usure de la paroi du cône par le frottement de la matière fibreuse.
Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution permettant l'utilisation de divers matériaux pour la réalisation du cône, la précision concernant le diamètre du cône étant en effet de moindre importance.
Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution susceptible d'être adapté à tout type de produit en ouate de cellulose ou en non-tissé, présenté sous la forme de bobine à dévidage central.
Le système de distribution conforme à l'invention est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est choisi à une valeur d'au plus 30 %
supérieure à
celui qui constitue la limite de machinabilité du dit matériau fibreux et en ce que le diamètre de l'orifice de sortie (S) du cône est compris entre une valeur minimale correspondant à une force d'extraction juste supérieure à la force de rupture dudit matériau et une valeur maximale correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 90 'o et notamment supérieure ou égale à 95 %.
De préférence ce taux est choisi à une valeur d'au plus 20 % supérieure à
celui qui constitue la dite limite de machinabilité.
En particulier l'invention se rapporte à la distribution d'ouate de cellulose à
deux plis ou plus, notamment de grammage compris entre 15 et 45 g/mz par pli, en particulier entre 18 et 25 g/m-. Pour de tels produits le taux de tenons approprié est compris entre 12 et 30 % et de préférence entre 12 et 18 %. Cela correspond alors à
la distribution au travers d'un organe de distribution dont le diamètre est compris entre 8 et 11 mm de préférence entre 8.5 et 10 mm.
Dans la présente demande les différents termes et expressions sont définis comme suit - Matériau fibreux désigne en particulier l'ouate de cellulose crêpée ou non crêpée, fabriquée à partir de pâte à papier vierge ou de pâte désencrée. en un ou plusieurs plis, et dont le grammage peut, pour chacun des plis, varier de 15 à
45 gim-.
Cette expression comprend aussi les produits non-tissés, par exemple du type air-laid constitues essentiellement de fibres papetières, fabriqués par voie sèche ou par voie humide, et liés par tout moven connu, par exemple par un latex réticulable à
chaud ou un autre liant tel qu'un liant thermofusible. Le grammage de ces produits non-tissés peut varier de 30 à 90 g/m=.
- La prédécoupe est une succession de perforations alignées, ici dans le sens transversal au déroulement de la feuille, ménageant entre elles des tenons. Le taux de tenons est égal au rapport de la somme des largeurs de l'ensemble des tenons d'une prédécoupe sur la largeur de la laize de la feuille;
- La limite de machinabilité correspond au taux de tenons en dessous duquel la feuille se rompt en fabrication pendant l'opération précédent l'enroulement de la feuille.
En effet, la prédécoupe est réalisée pendant l'opération de transformation de la feuille avant qu'elle ne soit mise en rouleau. Les efforts de traction auxquels la feuille est soumise à ce moment peuvent entraîner sa rupture dans la zone où elle présente une plus grande faiblesse. Il s'agit précisément de la zone de prédécoupe. Le taux de tenons doit donc être suffisant compte tenu du matériau pour que la feuille ne se rompe pas au cours de l'enroulement.
- Le cône est un organe de distribution en soi connu dans le présent domaine technique.
Il a une forme générale de tronc de cône creux. Il sert de guide à la feuille pendant son extraction et assurant un serrage de celle-ci à son passage par l'orifice de sortie de plus petit diamètre.
Le cône peut être prolongé d'une portion cylindrique ou avoir toute autre forme équivalente, dans la mesure où il remplit la même fonction. Il peut être métallique ou en matière plastique comme l'ABS, le polypropylène ou autre matériau équivalent.
- La force d'extraction est la force de traction qu'il faut exercer sur la feuille pour la faire glisser au travers du cône.
- L'efficacité est, exprimée en pourcentage, égale au nombre de fois, où, en tirant sur l'extrémité libre de la feuille sortant du cône, on a séparé celle-ci de la suivante, convenablement le long de la ligne de prédécoupe et immédiatement en aval du sommet du cône. Ainsi une efficacité de 90 % signifie que sur 100 essais d'extraction au travers du cône, on a réussi à séparer convenablement 90 feuilles une à une. Les dix restant pouvant correspondre à une rupture en dehors de la ligne de prédécoupe ou bien à
l'entraînement de plusieurs feuilles avant rupture.
L'invention consiste à un système de distribution de matériau fibreux en feuille tel que l'ouate de cellulose ou un nontissé, de grammage compris entre 15 et 90 g/mz par pli.
- 4a -Le système comprend une bande continue dudit matériau fibreux enroulée en bobine et prédécoupée de façon à définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un cône de distribution, le matériau étant distribué à travers ledit cône par le sommet qui est de plus petit diamètre. Le système est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est compris entre 12 et 30 % et en ce que le diamètre du sommet du cône est compris entre 8 et 11 mm correspondant à une efficacité E
supérieure ou égale à 90% et notamment supérieure ou égale à 95% et en ce que la force d'extraction est supérieure d'au moins 50% à celle de la résistance à la rupture de la prédécoupe, mesurée lors de l'extraction.
L'invention sera mieux comprise avec la description d'un mode réalisation qui suit, accompagnée des dessins et schémas sur lesquels - la figure 1 représente, vu en coupe, un boîtier contenant une bobine de matériau fibreux avec un cône de distribution.
- la figure 2 représente des courbes montrant la variation de l'efficacité du système de distribution en fonction du diamètre du cône et pour plusieurs valeurs du taux de tenons.
Sur la figure I on a représenté un système de distribution conventionnel du type à dévidacre central et cône de distribution. La bobine (1) d'ouate de cellulose ou autre matériau fibreux est contenue dans un boîtier (3) comprenant un orifice central (3 I) sur sa plaque de fond. Un cône creux (5), percé à ses deux extrémités, est disposé
sur le fond du boîtier et communique avec l'orifice (31). Le sommet (S) de petit diamètre du cône constitue l'orifice de distribution du matériau fibreux. La bobine ne comporte pas de mandrin et est dévidée par son centre. Ce système de distribution connu en soi fonctionne de la manière suivante. On libère l'extrémité
intérieure de la feuille continue constituant la bobine (1) et on la Qlisse à l'intérieur du cône de façon à
la' faire ressortir par son orifice de petit diamètre. La feuille est prédécoupée transversalement à intervalles réguliers et les liQnes de prédécoupe délimitent des coupons que l'on peut séparer individuellement. Ainsi lorsqu'on tire sur l'extrémité
libre de la feuille, celle-ci va se rompre le long d'une ligne de prédécoupe, après que la prédécoupe a passé l'orifice de petit diamètre du cône. En effet, si le système est convenablement dimensionné, la force avec laquelle on tire sur la feuille pour la faire glisser à l'extérieur du cône excède la résistance à la rupture de la prédécoupe.
Lorsque celle-ci est entraînée hors du cône, elle n'est plus soutenue et se rompt.
On comprend qu'un compromis soit nécessaire pour que le système fonctionne convenablement. Si la résistance à la rupture de la prédécoupe est trop élevée, il ne se produira pas de rupture et on dévidera plusieurs coupons sans séparation des feuilles individuelles entre elles. Il en va de même si l'orifice (S) est trop large.
C'est pour cette raison qu'il est nécessaire de chanaer régulièrement cette pièce dans le cas où
l'on utilise de l'ouate de cellulose ou des non-tissés car ce sont des matériaux très abrasifs.
Le choix de la dimension initiale de l'orifice est guidé par les caractéristiques du matériau fibreux, en particuiier son épaisseur, Ia laize de la bobine et sa résistance.
Il ne doit pas être trop petit pour éviter que l'on soit amené à exercer une trop fone traction sur la feuille. Cela est pénible pour l'utilisateur d'une part, et peut entrainer la rupture de la feuille prématurément d'autre part. Inversement il ne doit pas être trop large pour la même raison que rapportée plus haut à propos de l'usure On a constaté avec surprise que l'on pouvait aucymenter la durée d'utilisation du cône en choisissant la prédécoupe avec une résistance à la rupture prédéterminée.
En effet, des essais ont montré que si on choisit une valeur de résistance à
la rupture aussi faible que possible, compte tenu des contraintes de machinabilité de la feuille, on peut diminuer corrélativement la force nécessaire à l'extraction du coupon.
Ainsi la plase de diamètres compatibles est plus large. Il s'ensuit une durée d'utilisation du cône de distribution plus longue, fonction de la rapidité à laquelle le cône s'use.
On a procédé à des essais d'extraction à partir d'un distributeur standard mais avec des cônes de différents diamètres et différents produits en ouate de cellulose à
deux plis:
Les produits étaient les suivants PRODUIT A B C D E
...............................................................................
.............................:.......................:........
..............:......................:.......................
Grammage (g/ m-) 2x20 i 2x20 2x21 2x23 2s22.5 Larcyeur laize (mm) 210 210 245 200 200 Epaisseur (1/100 mm) 110 115 110 96 155 ...............................................................................
...........
...............................................................................
..... ..................
Prédécoupe force de rupture (cN) 370 400 720 1100 680 % tenons 14 20 40 42 25 Les produits B,C,D,E sont des produits du commerce. Le produit A
correspond à celui de l'invention.
On a déterminé le taux d'efficacité de chacun de ces produits en comptant le nombre de cas où les feuilles se séparaient convenabiement après extraction et on a reporté sur un repère orthonormé les valeurs en pourcentage pour le taux et le diamètre.
On constate sur la figure 2 que pour le produit A, à 14 % de tenons qui est une valeur très proche de la limite de machinabilité du produit, la courbe présente un palier assez large pour des diamètre de cônes de 8 à 10.5 mm.
Pour les autres produits le palier est très étroit. On doit donc s'attendre à
la necessité de devoir chan2er le cône à une échéance plus rapprochée que pour A.
On a procédé à une deuxième série d'essais pour un cône de diamètre défini, en l'occurrence de 9,5 mm et on a déterminé le force d'extraction. celle de rupture de la prédécoupe ainsi que le taux d'efficacité de la distribution, sur trois produits -F- Une ouate de cellulose standard vendue sous la marque Lotus Professional par la Demanderesse. Il s'aQit d'un produit à deux plis de 20 Jm= chacun. Le taux de tenons est de 35 -G- Une ouate de cellulose conforme à l'invention, avec deux plis de 20 Q/m-' chacun et un taux de tenons de 16 %.
-H- Une ouate selon l'invention d'une autre qualité, avec deux plis de 20 Jm=
chacun et un taux de tenons de 16 % ésalement.
Méthode de mesure Un appareil de distribution a été suspendu à la cellule de mesure d'un dynamomètre. Après avoir installé l'appareil et la bobine dans l'appareil, on a amorcé
la distribution du premier coupon. La cellule de mesure du dynamomètre était alors tarée.
On a tiré alors manuellement sur la feuille de façon à prélever un coupon, et relevé la force maximale d'extraction enreaistrée par le dynamomètre. On a procédé
ainsi à plusieurs séries de mesures. Pour la force de déchirure de la prédécoupé, on a utilisé le même appareil. Après avoir sorti la prédécoupe entre deux coupons du cône, on a bloqué la feuille à l'intérieur du cône de façon à arrêter son extraction, on a relié
le coupon inférieur à la mâchoire inférieure du dynamomètre et mis en mouvement celle-ci. La mesure était effectuée à faible vitesse 100 mm/min.
On a réalisé ainsi plusieurs séries d'essais, et calculé la valeur moyenne et l'écart type des valeurs relevées. ,Le taux E d'efficacité était obteriu par simple comptage.
Les résultats sont repris dans le tableau ci-dessous.
F G H
................. ............. ..........................
....................... ...:............................ .........
Force d'extraction moyenne (N) 11,59 10,96 7,91 écart type 1,95 1,35 1,11 Force de rupture moyenne (N) 14,29 8,14 7,03 écart type 3,38 1,99 1,80 taux d'efficacité E 15 /o 93 % 9 7% 3 On vérifie qu'en réduisant, comparativement au produit F. la valeur de la force de rupture pour le produit G alors que l'ouate présente sensiblement les mêmes caractéristiques de résistance, on obtient un taux d'efficacité excellent. On constate que pour H le taux E est également bon. On constate également que par rapport à la force d'extraction, la force de rupture est ainsi de 10 à 20 % plus faible.
Ceci est vrai pour autant que le process de fabrication du tissue est stabilisé et que le tissue résultant présente peu de variation dans ses caractéristiques : grammage, épaisseur et résistance à la rupture.
On a vu qu'il fallait un taux de tenons suffisant pour assurer la fabrication industrielle.
Ce taux est de 12% au minimum, pour les tissues que l'on trouve communément dans le commerce, en ouate de cellulose crêpée et dont le arammage est compris entre 18 et 35 g/m= par pli.
On sait que, dans la pratique, les écarts de fabrication peuvent ètre imponants. Dans ce cas, on a constaté qu'il fallait un écart suffisant entre la force nécessaire à
l'extraction de la feuille à travers l'orifice de distribution et la résistance à la rupture de la partie prédécoupée de la feuille pour avoir au minimum une efficacité de 95% de distribution feuille à feuille. Il convient que la force d'extraction soit au moins 50%
supérieure à la résistance de la partie prédécoupée. De préférence cette force est de 100% supérieure à la première. Un tel écart permet d'absorber les variations des caractéristiques du tissue autour des valeurs nominales - arammage, épaisseur, résistance - aussi bien que les variations dimensionnelles de l'orifice de distribution -agrandissement résultant de l'abrasion par le tissue lors de l'extraction. On a réalisé
des essais sur différents lots de tissue, dont le erammage était de 20g/m= par pli, en deux plis. Les taux de perforation ont conduit à des pourcentages de tenons résiduels de 12,5 , 14,3 , 16 et 35%.
Lots % de force de force écart en efficacité force efficacité
tenons rupture d'extrac- % en % d'extrac- en %
de prédé- tion en tion cN, coupe en cN, cône cône dia.
cN de diam. 8.5 mm 9.5mm 280 12.5 380 1215 220 100 2100 100
L'invention se rapporte à la distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux.
tel qu'un chiffon d'essuvage, une serviette ou un essuie-mains en papier ou en non-tissé, que l'on dévide à partir du centre d'une bobine de ce dernier et au travers d'un orifice de distribution de forme conique par exemple.
On connaît des serviettes, essuie-mains ou chiffons d'essuyage en papier qui se présentent sous la forme d'une bande continue enroulée en bobine. Des prédécoupes transversales à distance fixe le lon2 de cette bande délimitent des coupons que l'on peut détacher les uns après les autres. Chaque coupon peut être ainsi utilisé
individuellement. Dans les collectivités, on utilise par exemple des bobines de relativement arande capacité logées à l'intérieur de boîtiers. Ceux-ci sont pourvus d'un orQane provoquant la coupe par déchirure du matériau et sa distribution.
L'invention concerne les systèmes de distribution du type à dévidage central.
Dans un tel système le rouleau est sans mandrin lors de son utilisation, et la feuille est tirée depuis son centre au travers d'un organe de distribution à
section réduite. Ce dernier a par exemple la forme d'un tronc de cône creux dont le plus petit diamètre est tourné vers l'extérieur. La feuille pénètre dans la pièce tronconique par son plus -rand diamètre puis est extraite par traction au travers de l'orifice opposé, de diamètre plus petit. Ce dernier produit une certaine résistance à la traction e:cercée par l'utilisateur. Sa section est choisie de telle façon que lorsque l'utilisateur tire sur la feuille, il se produit une rupture au niveau de la prédécoupe entre un coupon déià
extrait du cône et le suivant encore enga~~é à l'intérieur de la pièce. Ainsi on libère un coupon après l'autre. La force nécessaire pour extraire la feuille à travers le cône étant supérieure à la force nécessaire pour déchirer les tenons de la zone prédécoupée, la séparation entre deux feuilles successives est assurée dès que la première est entiérement sortie du cône.
La force de déchirure de la prédécoupe dépend de deux facteurs essentiellement : De la résistance à la rupture de la matière à distribuer et du pourcenta-e de tenons définis entre les perforations de la prédécoupe.
La force d'extraction dépend de plusieurs paramètres - l'état de surface, le gramma2e et l'épaisseur de la matière à distribuer, - la laize de la bobine, le nombre de plis qui composent la feuille; en particulier la quantité de matière traversant le cône est directement proportionnelle à la laize de la bobine, - la matière constituant le cône et son état de surface, - le diamètre de l'orifice de sortie du cône.
En particulier, concernant ce dernier paramètre, on connaît le brevet US 4905868 qui porte sur le cône d'un distributeur de papier à dévidage central. Selon ce brevet, l'orifice de sortie du cône comprend au moins une portion que l'on peut enlever. On peut ainsi ajuster la section de l'orifice de sortie notamment à
l'épaisseur du papier utilisé, un deux ou trois plis.
Selon le brevet US 5246137, on règle la dimension de l'orifice de sortie au moyen d'inserts convenablement choisis.
La piece tronconique subit une érosion importante en cours d'utilisation en raison du caractère abrasif de l'ouate de cellulose. Très rapidement, du fait de l'auvmentation de la section de l'orifice de sortie, les forces de friction s'opposant au passage de la feuille diminuent. Il arrive alors un moment où l'utilisateur rencontre moins de résistance lorsqu'il tire sur la feuille. Il s'ensuit que la feuille ne se rompt plus svstématiquement le long de la ligne de prédécoupe.
L'efficacité du distributeur est ainsi fortement réduite. Une solution pourrait consister à réparer le cône au moyen d'un insert selon le document ci-dessus cité. Une autre solution connue par le brevet US 5310083 consiste à retarder l'usure de la partie conique en prolongeant cette dernière par une portion cylindrique. La surface de contact de la feuille étant augmentée dans la zone où se produit une forte friction, l'usure de la paroi est diminuée.
Un objet de la présente invention est de proposer un nouveau système de distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux, du type comprenant une bande continue dudit matériau enroulée en une bobine, les feuilles étant définies par des prédécoupes transversales, et un cône de distribution avec un orifice de sortie de diamètre (S) au travers duquel les feuilles sont extraites une à une.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un système de distribution dont l'efficacité, c'est à dire le taux de réussite d'extraction une à une des feuilles, est auementée et supérieure ou égale à 90 %, et notamment supérieure à
9~o.a ~
Un autre objet de la présente invention est d'assurer un optimal optimum du système de distribution pendant une plus longue période d'utilisation, malsré
l'usure de la paroi du cône par le frottement de la matière fibreuse.
Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution permettant l'utilisation de divers matériaux pour la réalisation du cône, la précision concernant le diamètre du cône étant en effet de moindre importance.
Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution susceptible d'être adapté à tout type de produit en ouate de cellulose ou en non-tissé, présenté sous la forme de bobine à dévidage central.
Le système de distribution conforme à l'invention est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est choisi à une valeur d'au plus 30 %
supérieure à
celui qui constitue la limite de machinabilité du dit matériau fibreux et en ce que le diamètre de l'orifice de sortie (S) du cône est compris entre une valeur minimale correspondant à une force d'extraction juste supérieure à la force de rupture dudit matériau et une valeur maximale correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 90 'o et notamment supérieure ou égale à 95 %.
De préférence ce taux est choisi à une valeur d'au plus 20 % supérieure à
celui qui constitue la dite limite de machinabilité.
En particulier l'invention se rapporte à la distribution d'ouate de cellulose à
deux plis ou plus, notamment de grammage compris entre 15 et 45 g/mz par pli, en particulier entre 18 et 25 g/m-. Pour de tels produits le taux de tenons approprié est compris entre 12 et 30 % et de préférence entre 12 et 18 %. Cela correspond alors à
la distribution au travers d'un organe de distribution dont le diamètre est compris entre 8 et 11 mm de préférence entre 8.5 et 10 mm.
Dans la présente demande les différents termes et expressions sont définis comme suit - Matériau fibreux désigne en particulier l'ouate de cellulose crêpée ou non crêpée, fabriquée à partir de pâte à papier vierge ou de pâte désencrée. en un ou plusieurs plis, et dont le grammage peut, pour chacun des plis, varier de 15 à
45 gim-.
Cette expression comprend aussi les produits non-tissés, par exemple du type air-laid constitues essentiellement de fibres papetières, fabriqués par voie sèche ou par voie humide, et liés par tout moven connu, par exemple par un latex réticulable à
chaud ou un autre liant tel qu'un liant thermofusible. Le grammage de ces produits non-tissés peut varier de 30 à 90 g/m=.
- La prédécoupe est une succession de perforations alignées, ici dans le sens transversal au déroulement de la feuille, ménageant entre elles des tenons. Le taux de tenons est égal au rapport de la somme des largeurs de l'ensemble des tenons d'une prédécoupe sur la largeur de la laize de la feuille;
- La limite de machinabilité correspond au taux de tenons en dessous duquel la feuille se rompt en fabrication pendant l'opération précédent l'enroulement de la feuille.
En effet, la prédécoupe est réalisée pendant l'opération de transformation de la feuille avant qu'elle ne soit mise en rouleau. Les efforts de traction auxquels la feuille est soumise à ce moment peuvent entraîner sa rupture dans la zone où elle présente une plus grande faiblesse. Il s'agit précisément de la zone de prédécoupe. Le taux de tenons doit donc être suffisant compte tenu du matériau pour que la feuille ne se rompe pas au cours de l'enroulement.
- Le cône est un organe de distribution en soi connu dans le présent domaine technique.
Il a une forme générale de tronc de cône creux. Il sert de guide à la feuille pendant son extraction et assurant un serrage de celle-ci à son passage par l'orifice de sortie de plus petit diamètre.
Le cône peut être prolongé d'une portion cylindrique ou avoir toute autre forme équivalente, dans la mesure où il remplit la même fonction. Il peut être métallique ou en matière plastique comme l'ABS, le polypropylène ou autre matériau équivalent.
- La force d'extraction est la force de traction qu'il faut exercer sur la feuille pour la faire glisser au travers du cône.
- L'efficacité est, exprimée en pourcentage, égale au nombre de fois, où, en tirant sur l'extrémité libre de la feuille sortant du cône, on a séparé celle-ci de la suivante, convenablement le long de la ligne de prédécoupe et immédiatement en aval du sommet du cône. Ainsi une efficacité de 90 % signifie que sur 100 essais d'extraction au travers du cône, on a réussi à séparer convenablement 90 feuilles une à une. Les dix restant pouvant correspondre à une rupture en dehors de la ligne de prédécoupe ou bien à
l'entraînement de plusieurs feuilles avant rupture.
L'invention consiste à un système de distribution de matériau fibreux en feuille tel que l'ouate de cellulose ou un nontissé, de grammage compris entre 15 et 90 g/mz par pli.
- 4a -Le système comprend une bande continue dudit matériau fibreux enroulée en bobine et prédécoupée de façon à définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un cône de distribution, le matériau étant distribué à travers ledit cône par le sommet qui est de plus petit diamètre. Le système est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est compris entre 12 et 30 % et en ce que le diamètre du sommet du cône est compris entre 8 et 11 mm correspondant à une efficacité E
supérieure ou égale à 90% et notamment supérieure ou égale à 95% et en ce que la force d'extraction est supérieure d'au moins 50% à celle de la résistance à la rupture de la prédécoupe, mesurée lors de l'extraction.
L'invention sera mieux comprise avec la description d'un mode réalisation qui suit, accompagnée des dessins et schémas sur lesquels - la figure 1 représente, vu en coupe, un boîtier contenant une bobine de matériau fibreux avec un cône de distribution.
- la figure 2 représente des courbes montrant la variation de l'efficacité du système de distribution en fonction du diamètre du cône et pour plusieurs valeurs du taux de tenons.
Sur la figure I on a représenté un système de distribution conventionnel du type à dévidacre central et cône de distribution. La bobine (1) d'ouate de cellulose ou autre matériau fibreux est contenue dans un boîtier (3) comprenant un orifice central (3 I) sur sa plaque de fond. Un cône creux (5), percé à ses deux extrémités, est disposé
sur le fond du boîtier et communique avec l'orifice (31). Le sommet (S) de petit diamètre du cône constitue l'orifice de distribution du matériau fibreux. La bobine ne comporte pas de mandrin et est dévidée par son centre. Ce système de distribution connu en soi fonctionne de la manière suivante. On libère l'extrémité
intérieure de la feuille continue constituant la bobine (1) et on la Qlisse à l'intérieur du cône de façon à
la' faire ressortir par son orifice de petit diamètre. La feuille est prédécoupée transversalement à intervalles réguliers et les liQnes de prédécoupe délimitent des coupons que l'on peut séparer individuellement. Ainsi lorsqu'on tire sur l'extrémité
libre de la feuille, celle-ci va se rompre le long d'une ligne de prédécoupe, après que la prédécoupe a passé l'orifice de petit diamètre du cône. En effet, si le système est convenablement dimensionné, la force avec laquelle on tire sur la feuille pour la faire glisser à l'extérieur du cône excède la résistance à la rupture de la prédécoupe.
Lorsque celle-ci est entraînée hors du cône, elle n'est plus soutenue et se rompt.
On comprend qu'un compromis soit nécessaire pour que le système fonctionne convenablement. Si la résistance à la rupture de la prédécoupe est trop élevée, il ne se produira pas de rupture et on dévidera plusieurs coupons sans séparation des feuilles individuelles entre elles. Il en va de même si l'orifice (S) est trop large.
C'est pour cette raison qu'il est nécessaire de chanaer régulièrement cette pièce dans le cas où
l'on utilise de l'ouate de cellulose ou des non-tissés car ce sont des matériaux très abrasifs.
Le choix de la dimension initiale de l'orifice est guidé par les caractéristiques du matériau fibreux, en particuiier son épaisseur, Ia laize de la bobine et sa résistance.
Il ne doit pas être trop petit pour éviter que l'on soit amené à exercer une trop fone traction sur la feuille. Cela est pénible pour l'utilisateur d'une part, et peut entrainer la rupture de la feuille prématurément d'autre part. Inversement il ne doit pas être trop large pour la même raison que rapportée plus haut à propos de l'usure On a constaté avec surprise que l'on pouvait aucymenter la durée d'utilisation du cône en choisissant la prédécoupe avec une résistance à la rupture prédéterminée.
En effet, des essais ont montré que si on choisit une valeur de résistance à
la rupture aussi faible que possible, compte tenu des contraintes de machinabilité de la feuille, on peut diminuer corrélativement la force nécessaire à l'extraction du coupon.
Ainsi la plase de diamètres compatibles est plus large. Il s'ensuit une durée d'utilisation du cône de distribution plus longue, fonction de la rapidité à laquelle le cône s'use.
On a procédé à des essais d'extraction à partir d'un distributeur standard mais avec des cônes de différents diamètres et différents produits en ouate de cellulose à
deux plis:
Les produits étaient les suivants PRODUIT A B C D E
...............................................................................
.............................:.......................:........
..............:......................:.......................
Grammage (g/ m-) 2x20 i 2x20 2x21 2x23 2s22.5 Larcyeur laize (mm) 210 210 245 200 200 Epaisseur (1/100 mm) 110 115 110 96 155 ...............................................................................
...........
...............................................................................
..... ..................
Prédécoupe force de rupture (cN) 370 400 720 1100 680 % tenons 14 20 40 42 25 Les produits B,C,D,E sont des produits du commerce. Le produit A
correspond à celui de l'invention.
On a déterminé le taux d'efficacité de chacun de ces produits en comptant le nombre de cas où les feuilles se séparaient convenabiement après extraction et on a reporté sur un repère orthonormé les valeurs en pourcentage pour le taux et le diamètre.
On constate sur la figure 2 que pour le produit A, à 14 % de tenons qui est une valeur très proche de la limite de machinabilité du produit, la courbe présente un palier assez large pour des diamètre de cônes de 8 à 10.5 mm.
Pour les autres produits le palier est très étroit. On doit donc s'attendre à
la necessité de devoir chan2er le cône à une échéance plus rapprochée que pour A.
On a procédé à une deuxième série d'essais pour un cône de diamètre défini, en l'occurrence de 9,5 mm et on a déterminé le force d'extraction. celle de rupture de la prédécoupe ainsi que le taux d'efficacité de la distribution, sur trois produits -F- Une ouate de cellulose standard vendue sous la marque Lotus Professional par la Demanderesse. Il s'aQit d'un produit à deux plis de 20 Jm= chacun. Le taux de tenons est de 35 -G- Une ouate de cellulose conforme à l'invention, avec deux plis de 20 Q/m-' chacun et un taux de tenons de 16 %.
-H- Une ouate selon l'invention d'une autre qualité, avec deux plis de 20 Jm=
chacun et un taux de tenons de 16 % ésalement.
Méthode de mesure Un appareil de distribution a été suspendu à la cellule de mesure d'un dynamomètre. Après avoir installé l'appareil et la bobine dans l'appareil, on a amorcé
la distribution du premier coupon. La cellule de mesure du dynamomètre était alors tarée.
On a tiré alors manuellement sur la feuille de façon à prélever un coupon, et relevé la force maximale d'extraction enreaistrée par le dynamomètre. On a procédé
ainsi à plusieurs séries de mesures. Pour la force de déchirure de la prédécoupé, on a utilisé le même appareil. Après avoir sorti la prédécoupe entre deux coupons du cône, on a bloqué la feuille à l'intérieur du cône de façon à arrêter son extraction, on a relié
le coupon inférieur à la mâchoire inférieure du dynamomètre et mis en mouvement celle-ci. La mesure était effectuée à faible vitesse 100 mm/min.
On a réalisé ainsi plusieurs séries d'essais, et calculé la valeur moyenne et l'écart type des valeurs relevées. ,Le taux E d'efficacité était obteriu par simple comptage.
Les résultats sont repris dans le tableau ci-dessous.
F G H
................. ............. ..........................
....................... ...:............................ .........
Force d'extraction moyenne (N) 11,59 10,96 7,91 écart type 1,95 1,35 1,11 Force de rupture moyenne (N) 14,29 8,14 7,03 écart type 3,38 1,99 1,80 taux d'efficacité E 15 /o 93 % 9 7% 3 On vérifie qu'en réduisant, comparativement au produit F. la valeur de la force de rupture pour le produit G alors que l'ouate présente sensiblement les mêmes caractéristiques de résistance, on obtient un taux d'efficacité excellent. On constate que pour H le taux E est également bon. On constate également que par rapport à la force d'extraction, la force de rupture est ainsi de 10 à 20 % plus faible.
Ceci est vrai pour autant que le process de fabrication du tissue est stabilisé et que le tissue résultant présente peu de variation dans ses caractéristiques : grammage, épaisseur et résistance à la rupture.
On a vu qu'il fallait un taux de tenons suffisant pour assurer la fabrication industrielle.
Ce taux est de 12% au minimum, pour les tissues que l'on trouve communément dans le commerce, en ouate de cellulose crêpée et dont le arammage est compris entre 18 et 35 g/m= par pli.
On sait que, dans la pratique, les écarts de fabrication peuvent ètre imponants. Dans ce cas, on a constaté qu'il fallait un écart suffisant entre la force nécessaire à
l'extraction de la feuille à travers l'orifice de distribution et la résistance à la rupture de la partie prédécoupée de la feuille pour avoir au minimum une efficacité de 95% de distribution feuille à feuille. Il convient que la force d'extraction soit au moins 50%
supérieure à la résistance de la partie prédécoupée. De préférence cette force est de 100% supérieure à la première. Un tel écart permet d'absorber les variations des caractéristiques du tissue autour des valeurs nominales - arammage, épaisseur, résistance - aussi bien que les variations dimensionnelles de l'orifice de distribution -agrandissement résultant de l'abrasion par le tissue lors de l'extraction. On a réalisé
des essais sur différents lots de tissue, dont le erammage était de 20g/m= par pli, en deux plis. Les taux de perforation ont conduit à des pourcentages de tenons résiduels de 12,5 , 14,3 , 16 et 35%.
Lots % de force de force écart en efficacité force efficacité
tenons rupture d'extrac- % en % d'extrac- en %
de prédé- tion en tion cN, coupe en cN, cône cône dia.
cN de diam. 8.5 mm 9.5mm 280 12.5 380 1215 220 100 2100 100
2 83 12.5 510 1216 140 100 224 14.3 480 860 80 100 219 14.3 480 980 104 100 223 14.3 450 950 111 100 197 16 955 980 0.0 86.7 83 16 870 1050 20 86.7 On constate que pour un cône plus petit la force d'extraction est certes plus élevée mais que cela ne suffit pas pour assurer une efficacité satisfaisante, il faut encore que l'écart entre les valeurs des forces d'extraction et de la résistance de la prédécoupe soit important. En pratique, nous avons pu constater qu'une valeur de force d'extraction double de la valeur de force de rupture permet d'obtenir une efficacité de la distribution proche de 100%, toujours supérieure à 99%
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, non représentée, on favorise le détachement des coupons lors du passage à travers le cône de distribution, en créant une amorce de rupture sur les bords de la feuille au niveau de la ligne de prédécoupe.
Par exemple, on crée une entaille de part et d'autre de la laize de la bobine Cette entaille sera de préférence de moins de 10 mm de long
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, non représentée, on favorise le détachement des coupons lors du passage à travers le cône de distribution, en créant une amorce de rupture sur les bords de la feuille au niveau de la ligne de prédécoupe.
Par exemple, on crée une entaille de part et d'autre de la laize de la bobine Cette entaille sera de préférence de moins de 10 mm de long
Claims (7)
1) Système de distribution d'un matériau fibreux en feuille tel que l'ouate de cellulose ou un nontissé, de grammage compris entre 15 et 90 g/m2 par pli, comprenant une bande continue dudit matériau fibreux enroulée en bobine et prédécoupée de façon à
définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un cône de distribution, le matériau étant distribué à travers ledit cône par le sommet (S) de plus petit diamètre, caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est compris entre 12 et 30 % et en ce que le diamètre du sommet (S) du cône est compris entre 8 et 11 mm correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 90% et notamment supérieure ou égale à 95% et en ce que la force d'extraction est supérieure d'au moins 50% à
celle de la résistance à la rupture de la prédécoupe, mesurée lors de l'extraction.
définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un cône de distribution, le matériau étant distribué à travers ledit cône par le sommet (S) de plus petit diamètre, caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est compris entre 12 et 30 % et en ce que le diamètre du sommet (S) du cône est compris entre 8 et 11 mm correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 90% et notamment supérieure ou égale à 95% et en ce que la force d'extraction est supérieure d'au moins 50% à
celle de la résistance à la rupture de la prédécoupe, mesurée lors de l'extraction.
2) Système de distribution selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau est de l'ouate de cellulose à deux plis.
3) Système de distribution selon la revendication 2, caractérisé en ce que le grammage de chacun des plis est compris entre 15 et 45 g/m2, de préférence entre 18 et 25 g/m2.
4) Système de distribution selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le taux de tenons est compris de préférence entre 14 et 18 %.
5) Système de distribution selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le cône au niveau de son sommet (s) est de diamètre de préférence entre 8.5 et 10 mm.
6) Système de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau est un nontissé, de type air-laid de grammage compris entre 30 et 90 g/m2.
7) Système de distribution selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les lignes de prédécoupe séparant deux coupons successifs comprennent au moins une amorce de rupture, de préférence en bordure des coupons.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request | ||
| MKEX | Expiry |
Effective date: 20180327 |