EP0446138A1 - Procédé de préparation de papier pour sachets filtres et produit obtenu - Google Patents

Procédé de préparation de papier pour sachets filtres et produit obtenu Download PDF

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EP0446138A1
EP0446138A1 EP91400628A EP91400628A EP0446138A1 EP 0446138 A1 EP0446138 A1 EP 0446138A1 EP 91400628 A EP91400628 A EP 91400628A EP 91400628 A EP91400628 A EP 91400628A EP 0446138 A1 EP0446138 A1 EP 0446138A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
paper
support structure
heated
calendering
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91400628A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Abel Dambreville
Roger Le Fol
Philippe Deleplanque
Yves Le Brech
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Papeteries de Cascadec
Original Assignee
Papeteries de Cascadec
Bollore Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Papeteries de Cascadec, Bollore Technologies SA filed Critical Papeteries de Cascadec
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/24496—Foamed or cellular component

Definitions

  • the present invention relates to the preparation of paper for filter bags.
  • filter sachets means infusion sachets, in particular tea or medicinal plant sachets, and coffee or similar sachets.
  • sachet includes the packages delivered in a closed state and filled to the user, as well as the sachets delivered open, for example in the form of a cone, and filled by the consumer, before use.
  • bag is not limited to a particular geometry. It includes, for example, generally cylindrical packaging obtained in the case of products packaged in a compressed state, for example in the case of coffee sachets.
  • the present invention relates more precisely to the preparation of paper for filter bags, of the type formed by a nonwoven structure composed of a layer based on synthetic fibers and a layer of superimposed cellulosic fibers, and having a particular apparent texture, or a repeating pattern such as, for example, a semi-perforation at regular intervals.
  • the texturing operation by fluid jets is most often carried out by projecting the fluid jets 20 onto the paper 12 through a rotary perforated cylinder 22 or a movable perforated strip 120. During this operation, the paper 12 must of course be supported by support means which have not been shown in FIG. 1 to simplify the illustration.
  • the fluid used is generally water. This texturing technique by fluid jets well known to those skilled in the art has given rise to an abundant literature.
  • the hot fixing operation is generally carried out by passing the textured paper over a rotary cylinder 30 provided with heating means.
  • the cylinder 30 can for example be heated to a temperature of the order of 200 ° C. It may possibly be of the "through air" type providing for blowing hot air through the sheet. It can also be replaced by a hot air tunnel oven.
  • the present invention now aims to provide a new process for preparing paper for filter bags which improves the properties of the product obtained.
  • a process for preparing paper for filter bags which comprises, after production according to a technique known per se of a nonwoven paper composed of a layer based on synthetic fibers and a layer of superimposed cellulosic fibers, the step consisting in subjecting the nonwoven paper to a calendering operation between a support structure and a heated relief cylinder.
  • the heated cylinder is a metal cylinder.
  • the support structure is formed by a cylinder with a smooth surface.
  • the support structure is formed of a cylinder having in hollow the relief inverted from that of the metal cylinder.
  • the support structure is formed by a cylinder with an elastic flexible external surface, such as a rubberized cylinder.
  • the support pressure between the support structure and the heated relief cylinder is adjustable.
  • the invention also relates to the device for implementing the method and to the product obtained.
  • the heated relief cylinder 140 is a metal cylinder, while the support structure is formed from a rubberized roller, preferably smooth.
  • the support structure may be formed of a cylinder having in hollow the reverse relief of the cylinder 140.
  • the relief metal roller 140 and the support roller 130 are rotated in the direction of travel of the nonwoven paper 112, at the same speed as the latter.
  • cylinders 130 and 140 could be replaced by structures with equivalent endless belts.
  • the relief cylinder 140 can be heated using any conventional means known to those skilled in the art.
  • the contact pressure between the cylinders 130 and 140 is preferably adjustable.
  • the layer of synthetic fibers of the nonwoven paper 112 is preferably placed on the side of the heated relief cylinder 140.
  • the reverse arrangement can however be adopted, in particular to limit the adhesion between the paper and the heated cylinder, at high speed.
  • the reliefs of the cylinder 140 are found in the appearance of the calendered nonwoven 114.
  • the texturing technique by water jets can also risk perforating the cellulosic layer (as shown in dashes in FIG. 3A), thus creating privileged passages of dust.
  • This drawback is completely eliminated thanks to the process of the invention, which therefore makes it possible to manufacture a filter paper free from the usual drawback of textured papers, in other words a paper having an improved ability to retain the finest particles.
  • the patterns made in relief on the cylinder 140 and reproduced on the paper can be the subject of a very large number of variants.
  • the Applicant in particular has produced papers having patterns in the form of dashes, squares, and diamonds.
  • the width of the reliefs of the cylinder 140 that is to say the width 1 of the compressed areas 116 is of the order of 0.1mm to 5mm, preferably from 0.1mm to 2mm, very preferably of the order of 1mm.
  • the total surface of the compressed areas 116 is less than the 5th, very preferably the 10th of the total surface of the paper.
  • the speed of movement of the paper 112, 114 can be of the order of 200 m / min.
  • composition of the paper can be as follows, cellulosic fibers: wood pulp, hemp, flax, etc., synthetic fibers: polyethylene, PVC, polypropylene, etc.
  • the fibers advantageously have a length of a few mm and a diameter of a few ⁇ m.
  • the thickness of the cellulosic layer is typically of the order of 25 to 40 ⁇ m and the thickness of the synthetic layer is typically of the order of 10 to 15 ⁇ m.
  • the density of the paper can be about 0.3.
  • the raised roller 140 is made of steel. It can be heated by oil circulation, at a temperature of 140 to 300 ° C. The contact pressure between the cylinders can be adjusted between 15 to 45 N / mm in width.
  • an additional heating step similar to known step 30, can be carried out before or after calendering 120. This heating operation is however generally not necessary in the context of the invention.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation de papier pour sachets filtres du type comprenant l'étape de réalisation, selon une technique connue en soi, d'un papier non tissé composé d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape ultérieure consistant à soumettre le papier non tissé (112) à une opération de calandrage entre une structure support (130) et un cylindre chauffé à reliefs (140). La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et les produits ainsi obtenus. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne la préparation de papier pour sachets filtres.
  • On entend dans la présente demande par "sachets filtres", les sachets d'infusion, notamment les sachets de thé ou de plantes médicinales, et les sachets de café ou analogues.
  • Dans le cadre de la présente demande, le terme "sachet" regroupe les conditionnements livrés à l'état fermé et rempli à l'utilisateur, ainsi que les sachets livrés ouverts, par exemple en forme de cône, et remplis par le consommateur, avant utilisation. Le terme "sachet" n'est pas limité à une géométrie particulière. Il englobe par exemple les conditionnements généralement cylindriques obtenus dans le cas de produits conditionnés à l'état comprimé, par exemple dans le cas de sachets pour café.
  • La présente invention concerne plus précisément la préparation de papier pour sachets filtres, du type formé d'une structure non tissée composée d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, et présentant une texture apparente particulière, ou un motif répétitif tel que, par exemple, une semi-perforation à intervalles réguliers.
  • Comme représenté schématiquement sur la figure 1 annexée, le papier filtre texturé est généralement préparé selon un procédé classique consistant, à réaliser, selon une technique connue en soi à l'aide d'une machine 10, une structure non tissée 12 composée d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, puis à :
    • a) appliquer une série de jets de fluide 20 sur la structure non tissée 12 pour texturer le papier selon une configuration choisie, puis
    • b) soumettre la structure non tissée texturée à une opération de chauffage afin de fixer les fibres synthétiques.
  • L'opération de texturage par jets de fluide est le plus souvent réalisée en projetant les jets de fluide 20 sur le papier 12 à travers un cylindre 22 ajouré rotatif ou une bande 120 ajourée mobile. Au cours de cette opération le papier 12 doit bien entendu être supporté par des moyens supports qui n'ont pas été représentés sur la figure 1 pour simplifier l'illustration. Le fluide utilisé est généralement de l'eau. Cette technique de texturation par jets de fluide bien connue de l'homme de l'art a donné lieu à une littérature abondante.
  • L'opération de fixation à chaud est généralement réalisée par passage du papier texturé sur un cylindre rotatif 30 pourvu de moyens de chauffage. Le cylindre 30 peut par exemple être chauffé à une température de l'ordre de 200°C. Il peut éventuellement être du type "air traversant" prévoyant un soufflage d'air chaud à travers la feuille. Il peut aussi être remplacé par un four-tunnel à air chaud.
  • La présente invention a maintenant pour but de proposer un nouveau procédé de préparation de papier pour sachets filtres qui permet d'améliorer les propriétés du produit obtenu.
  • Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un procédé de préparation de papier pour sachets filtres qui comprend, après réalisation selon une technique connue en soi d'un papier non tissé composé d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, l'étape consistant à soumettre le papier non tissé à une opération de calandrage entre une structure support et un cylindre chauffé à reliefs.
  • Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, le cylindre chauffé est un cylindre métallique.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la structure support est formée d'un cylindre à surface lisse.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la structure support est formée d'un cylindre présentant en creux le relief inversé de celui du cylindre métallique.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la structure support est formée d'un cylindre à surface externe souple élastique, tel qu'un cylindre caoutchouté.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la pression d'appui entre la structure support et le cylindre chauffé à reliefs est réglable.
  • L'invention concerne également le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et le produit obtenu.
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels :
    • la figure 1 représente une vue schématique d'un procédé classique de préparation de papier pour sachets filtres,
    • la figure 2 représente schématiquement le procédé conforme à la présente invention,
    • les figures 3A et 3B représentent schématiquement en coupe la structure de papier obtenu respectivement par mise en oeuvre du procédé classique représenté sur la figure 1 et du procédé conforme à la présente invention représenté sur la figure 2,
    • les figures 4A et 4B représentent schématiquement deux symboles obtenus respectivement selon la technique classique et selon la présente invention.
  • Comme représenté sur la figure 2 et indiqué précédemment le procédé conforme à la présente invention consiste :
    • i) à réaliser, selon une technique connue en soi, à l'aide d'une machine classique 100, un papier 112 non tissé composé d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, puis
    • ii) soumettre le papier non tissé 112 à une opération de calandrage 120 entre une structure support 130 et un cylindre chauffé à reliefs 140.
  • De préférence, le cylindre chauffé à reliefs 140 est un cylindre métallique, tandis que la structure support est formée d'un rouleau caoutchouté, lisse de préférence.
  • Le cas échéant, comme indiqué précédemment, la structure support peut être formée d'un cylindre présentant en creux le relief inverse du cylindre 140.
  • Le rouleau métallique à reliefs 140 et le rouleau support 130 sont entraînés à rotation dans le sens de défilement du papier non tissé 112, à la même vitesse que celui-ci.
  • Bien entendu, le cas échéant, les cylindres 130 et 140 pourraient être remplacés par des structures à bandes sans fin equivalentes.
  • Le cylindre à reliefs 140 peut être chauffé à l'aide de tout moyen classique connu de l'homme de l'art.
  • La pression d'appui entre les cylindres 130 et 140 est de préférence réglable.
  • La couche de fibres synthétiques du papier non tissé 112 est de préférence placée du côté du cylindre chauffé à reliefs 140. La disposition inverse peut cependant être retenue, en particulier pour limiter l'adhérence entre le papier et le cylindre chauffé, à grande vitesse.
  • Ainsi, lors du passage entre les rouleaux 130 et 140, les fibres synthétiques du non tissé 112 sont en partie fondues par l'action de calandrage qui s'exerce au niveau des reliefs du cylindre 140.
  • De ce fait on retrouve après passage entre les cylindres 130 et 140, dans l'aspect du non tissé calandré 114, les reliefs du cylindre 140.
  • Le procédé proposé dans le cadre de la présente invention offre de nombreux avantages par rapport au procédé classique antérieur illustré sur la figure 1.
  • Parmi les avantages on citera les suivants.
    • a) Le procédé conforme à la présente invention requiert un seul poste de traitement en aval de l'appareil 100 générant le papier non tissé bi-couche 112, alors que le procédé connu représenté sur la figure 1 requiert deux postes de traitement correspondant respectivement au poste de texturation par jets d'eau et au poste de chauffage pour la fixation des fibres synthétiques. Il en résulte que les chaînes de fabrication conformes à la présente invention présentent un encombrement plus faible et sont plus faciles à régler. En particulier, on supprime la nécessité de synchronisation de vitesse entre les deux postes de traitement séparés de la technique antérieure.
    • b) Le procédé conforme à la présente invention ne consomme plus d'eau pour la texturation du papier.
    • c) Le procédé conforme à la présente invention supprime le réglage du débit d'eau difficile à contrôler.
    • d) Les dessins correspondant aux reliefs du cylindre 140 obtenus selon l'invention, présentent une plus grande netteté que les dessins texturés par jets d'eau selon la technique classique antérieure.
    • e) Le procédé conforme à la présente invention permet une plus grande variété de motifs que la technique classique antérieure. La configuration et la dimension des motifs obtenus selon la technique antérieure sont limitées par le taux d'ouverture du cylindre perforé 22. Par ailleurs, la technique classique de texturation par jets d'eau à travers un cylindre ajouré 22 interdit la réalisation de figures fermées.
      Par exemple la technique classique ne permet pas de réaliser la lettre "O" sous forme d'un symbole fermé, continu. Selon la technique classique la lettre "O" devait être réalisée sous forme de différents segments séparés S1, S2, S3, S4 comme représenté schématiquement sur la figure 4A.
      La présente invention permet par contre sans difficulté de telles figures fermées, comme représenté sur la figure 4B.
    • f) La présente invention permet de transformer rapidement une chaîne de fabrication générant un motif donné sur le papier en une chaîne donnant un autre motif, par simple changement du cylindre en relief 140, alors que selon la technique classique antérieure, le changement d'un cylindre 22 exige des réglages délicats, en particulier quant au débit de fluide en fonction de la dimension des perforations du cylindre.
      De ce fait, le procédé conforme à la présente invention permet une meilleure régularité, ainsi qu'une meilleure reproductibilité du papier obtenu, d'une campagne de fabrication à une autre.
    • g) Enfin et surtout alors que comme représenté sur la figure 3A, la texturation par jets d'eau classique induit un déplacement des fibres donc des perforations localisées 16 dans la couche synthétique, le procédé de texturation par calandrage proposé par l'invention induit seulement des compressions localisées 116 dans la couche de fibres synthétiques.
  • La technique de texturation par jets d'eau peut risquer de perforer également la couche cellulosique (comme représenté en tirets sur la figure 3A) donc de créer des passages privilégiés de poussière. Cet inconvénient est totalement éliminé grâce au procédé de l'invention, qui permet donc de fabriquer un papier filtre exempt de l'inconvénient habituel des papiers texturés, en d'autres termes un papier présentant une aptitude améliorée à retenir les particules les plus fines.
  • Les motifs réalisés en relief sur le cylindre 140 et reproduits sur le papier peuvent faire l'objet d'un très grand nombre de variantes.
  • La demanderesse en particulier a réalisé des papiers présentant des motifs sous forme de tirets, de carrés, et de losanges.
  • Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention la largeur des reliefs du cylindre 140, c'est-à-dire la largeur 1 des zones 116 comprimées est de l'ordre de 0,1mm à 5mm, préférentiellement de 0,1mm à 2mm, très préférentiellement de l'ordre de 1mm.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la surface totale des zones comprimées 116 est inférieure au 5ème, très préférentiellement au 10ème de la surface totale du papier.
  • La vitesse de défilement du papier 112, 114 peut être de l'ordre de 200m/mn.
  • La composition du papier peut être la suivante, fibres cellulosiques : pâte de bois, de chanvre, de lin, etc ..., fibres synthétiques : polyethylène, PVC, polypropylène, etc.
  • Les fibres ont avantageusement une longueur de quelques mm et un diamètre de quelques µm.
  • L'épaisseur de la couche cellulosique est typiquement de l'ordre de 25 à 40 µm et l'épaisseur de la couche synthétique est typiquement de l'ordre de 10 à 15 µm.
  • La densité du papier peut être d'environ 0,3.
  • Selon un mode de réalisation particulier, le rouleau en relief 140 est en acier. Il peut être chauffé par circulation d'huile, à une température de 140 à 300°C. La pression d'appui entre les cylindres peut être réglée entre 15 à 45 N/mm de largeur.
  • Le cas échéant une étape supplémentaire de chauffage, similaire à l'étape 30 connue, peut être réalisée avant ou après le calandrage 120. Cette opération de chauffage n'est cependant généralement pas nécessaire dans le cadre de l'invention.
  • Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.

Claims (17)

  1. Procédé de préparation de papier pour sachets filtres du type comprenant l'étape de réalisation, selon une technique connue en soi, d'un papier non tissé composé d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape ultérieure consistant à soumettre le papier non tissé (112) à une opération de calandrage entre une structure support (130) et un cylindre chauffé à reliefs (140).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au cours de l'opération de calandrage, la couche de fibres synthétiques est adjacente au rouleau chauffé à reliefs (140).
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que le cylindre chauffé à reliefs (140) est métallique.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la structure support (130) est formée d'un cylindre lisse (130) de préférence d'un cylindre caoutchouté.
  5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend :
    - des moyens de réalisation, connus en eux-mêmes, d'un papier non tissé composé d'une couche à base de fibres synthétiques et d'une couche de fibres cellulosiques superposées (112), et
    - un poste de calandrage du papier non tissé ainsi formé, comprenant une structure support (130) et un cylindre chauffé à reliefs (140).
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le cylindre chauffé à reliefs (140) est un cylindre métallique.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que la structure support (130) est formée d'un cylindre lisse.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que la structure support (130) est formée d'un cylindre présentant en creux le relief inversé de celui du cylindre chauffé.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que la structure support (130) comprend une surface souple et élastique.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que la structure support (130) est formée d'un cylindre caoutchouté.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de calandrage comprennent des moyens de réglage de la pression entre la structure support (130) et le cylindre chauffé à reliefs (140).
  12. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que la pression entre la structure support (130) et le cylindre chauffé à reliefs (140) est réglable entre 15 et 45 N/mm de largeur.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé par le fait que la température du cylindre chauffé en reliefs (140) est de l'ordre de 140 à 300°C.
  14. Papier non tissé obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4 et/ou à l'aide du dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 13.
  15. Papier conforme à la revendication 14, caractérisé par le fait que les reliefs formés par les moyens de calandrage sont de contour fermé.
  16. Papier selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé par le fait que la largeur des zones de fibres synthétiques comprimées au cours de l'opération de calandrage est comprise entre 0,1mm et 5mm préférentiellement entre 0,1mm et 2mm.
  17. Papier selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé par le fait que la largeur des zones de fibres synthétiques comprimées au cours de l'opération de calandrage est de l'ordre de 1mm.
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