EP1331308A1 - Feuille de papier absorbant gaufré, cylindre pour le gaufrage et son procédé de mise en oeuvre - Google Patents

Feuille de papier absorbant gaufré, cylindre pour le gaufrage et son procédé de mise en oeuvre Download PDF

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EP1331308A1
EP1331308A1 EP02290181A EP02290181A EP1331308A1 EP 1331308 A1 EP1331308 A1 EP 1331308A1 EP 02290181 A EP02290181 A EP 02290181A EP 02290181 A EP02290181 A EP 02290181A EP 1331308 A1 EP1331308 A1 EP 1331308A1
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EP
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cells
pins
cylinder
sheet according
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Withdrawn
Application number
EP02290181A
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German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Graff
Pierre Laurent
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Essity Operations France SAS
Original Assignee
Georgia Pacific France SAS
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Publication date
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Priority to CA2472318A priority patent/CA2472318C/fr
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    • Y10T428/24612—Composite web or sheet

Definitions

  • the invention relates to the field of absorbent papers for use sanitary or domestic. It particularly targets single-use products such as napkins, tablecloths, paper towels or paper toilet, made of cellulose wadding.
  • Cellulose wadding is an absorbent paper of grammage, preferably between 15 and 35 g / m 2 , which can be manufactured so as to have a certain elongation capacity.
  • a common technique is to apply and stick the sheet still wet on a drying cylinder, and then detach it using a blade forming a doctor blade to create crimping undulations. It can then be rewound pending processing into a finished product.
  • This technique presented in summary is said to be conventional. It is designated in the field by (CWP).
  • Another technique is to dry the sheet after draining without apply pressure, at least in part, until it is dry enough to freeze the fibers within the leaf. If necessary, drying ends by applying the sheet to a heated cylinder. Thanks to this first drying, the sheet can be pressed on the cylinder without destroying its structure. It retains part of its volume. This cylinder also allows its crepe. The first drying is carried out without pressure by blowing air hot through the foil after draining.
  • TAD we designates in the field under the acronym
  • TAD allows to obtain a sheet thicker, and of greater mass volume than the technique conventional. It is characterized by a more open structure and a greater permeability.
  • embossing by the known technique of embossing, it can be improved or at the very least, modify one or other of its characteristics, such as as softness, suppleness, absorption, thickness or appearance.
  • the mode processing is then a function of the use for which it is intended.
  • the embossing pattern is most commonly made up of protrusions or bosses in the shape of pyramids with round, oval or square section, distributed regularly on the surface of the leaf. We observe that at a protuberance on one side of the sheet corresponds a cavity or cell on the other side.
  • the Applicant is currently marketing a paper product paper towels with protuberances distributed in circles concentric.
  • the paper towel consists of two plies of cellulose wadding which have been embossed separately and assembled so that the protrusions are in a position known as "nested".
  • the protuberances of one fold face the other fold and are placed between the protrusions of this latest.
  • the two folds are nested in this way one inside the other, and provide air pockets, improving absorption.
  • the sheet has alveoli on its two visible sides. Leaving aside the state of the surface at the microscopic level, but considering its appearance with the naked eye, the sheet has a relief on two levels.
  • a first level is defined by the bottom of the cells (the bottom of the cells is in one plane if the embossing pins were all on the same level).
  • the second level corresponds to that of the part of the sheet which is not embossed.
  • the embossing mode of the sheet is also an important parameter on which we can act for this purpose.
  • the Applicant has set itself the objective of creating a mode of embossing improving the absorption properties of cotton wool paper cellulose.
  • the Applicant has also set itself the objective of creating a embossing mode producing an attractive and attractive visual effect at the same time.
  • bridge the part which is between two cells adjacent.
  • the bridges have straight edges.
  • the edges of the bridges can be curved without leaving the part of the invention.
  • the edges are preferably parallel but they can also be slightly tilted relative to each other, as it will be explained in more detail below.
  • the width can vary in a plane parallel to the surface of the sheet.
  • the width of the bridge can also vary in a plane perpendicular to the leaf surface, between the leaf surface in top of the cell and the bottom of the cell. The largest width is determined both in the plane parallel to the surface of the sheet and in the plane perpendicular to the surface of the sheet.
  • This width can be very small when the bridges are not planar but are curved transversely, which is the most frequent.
  • the structure according to the invention is new compared to that that can be found in the state of the art. Surprisingly, we notes that the bridges stand out visually and create a pattern distinct from the pattern from the alveoli, while in the patterns of the prior art, the pattern apparent was that of the alveoli themselves.
  • the embossed motif of the invention evokes a textile product with an embroidered ornament. Indeed, the bridge with its rectilinear edges, evokes the gathering of several fibers or threads of a woven or simply textile product.
  • the sheet of the invention has at least three distinct levels of relief which bring out the motif defined by the cell alignments.
  • a first level corresponds to the bottom of the cells, a second level corresponds to the non-embossed area and a third level to the surface bridges.
  • the cellulose wadding sheet is such that the L / D ratio is greater than 1, preferably greater than 1.5, and in particular greater than 3.
  • the sheet can also be characterized in that the distance between two adjacent first zones (A 1 , A 2 ), separated by an unembossed zone (B) is between one and three times, preferably between one and two times , the width of said first zones (A 1 , A 2 ).
  • Embossed paper with a pattern of square cells is already known.
  • US Patent 4,293,990 describes an embossed sheet of paper for wiping.
  • the embossing consists of flat portions separated by valleys. The distance (width and length) between the cells is always the same in this case. Bridges do not exist.
  • the sides of the valleys are straight, we do not find in this pattern of part corresponding to the second zones of the invention, therefore a fortiori three areas at different levels.
  • the section cells can be triangular with the advantage of having these in alignments forming portions of curves without losing ownership of bridges.
  • the slope ( ⁇ ) of at least one of the walls of the cells measured with respect to the vertical to the plane of the sheet is included between 20 ° and 45 °.
  • the linear density of the cells is between 2 and 20 per cm; their surface density is between 4 and 50 per cm 2 , preferably between 4 and 20 per cm 2 .
  • the sheet according to the invention can be associated with a second sheet of cellulose wadding to form a sheet of double thickness.
  • the second sheet can be a cellulose wadding sheet, of the type blown through.
  • the alignments are concentric.
  • the cylinder for the embossing of a sheet comprises pins with polygonal base forming alignments in which two pins adjacent are arranged so that two respective sides of the base polygonal of said two pins are arranged opposite one another and are substantially parallel to each other.
  • the pins have a triangular base.
  • the cylinder according to the invention is in particular characterized by the fact that the angle ( ⁇ ) defined by the said two sides of the pins substantially parallels is between 0 and 35 °.
  • each of the faces of the pins form an angle ( ⁇ ) between 20 and 45 ° with a plane perpendicular to a generator of the cylinder defined at the level of said face.
  • the invention also relates to the method for obtaining in particular the product defined above. Surprisingly, we see that it is possible to make a pattern comprising alignments cells forming such a relief on three levels, embossing the cotton wool cellulose on an engraved cylinder with a single depth level of engraving. This avoids the complex and expensive engravings of cylinders.
  • Figure 1 gives a schematic representation of an element of an industrial unit for embossing plies of cellulose wadding and transform into a sheet of product for sanitary or domestic use.
  • This element comprises an embossing cylinder 1, generally made of metal, with a surface engraved according to the desired embossing pattern, and a cylinder 2 coated with rubber or any other material liable to deform.
  • Both cylinders have parallel axes of rotation and roll on top of each other.
  • drive means rotate the two cylinders in opposite direction relative to each other, and pusher means bring together the two cylinders from each other under a determined force.
  • the rubber follows the relief of the engraving of the first cylinder 1.
  • the sheet 3 placed between the two cylinders undergoes the same deformation.
  • the engraving consists of pins 10, which we see at an enlarged scale compared to the diameter of the cylinder, distributed according to the chosen motif.
  • the width of the contact area between the two cylinders, which forms a rectangular band, is designated by the term imprint and is expressed in centimeters.
  • Figure 2 there is shown, in top view, a portion of the pattern engraved on cylinder 1 and in accordance with an embodiment of the invention.
  • This pattern can preferably consist of pins 10 with a triangular base.
  • the pins are placed in alignments A ′ 1 , A ′ 2 which in this example are essentially in arcs of a circle and constitute the first embossed zones A 1 , A 2 . Between two alignments A ' 1 , A' 2 , there is a second zone B 'which does not have pins 10.
  • the pins preferably have a pyramidal shape with triangular base as seen more precisely in Figure 3. Their vertex is not pointed and is truncated. It forms a flat.
  • the height (H) spikes is measured from their top to the bottom of the engraving and varies from about 0.1 to 2.5 mm. It depends on the intended application.
  • a lower height for the products which aim for a soft touch such as toilet paper or towels table.
  • a height H for a product which we want to make the most of absorption capacity of cellulose wadding, we choose a height H more high.
  • the faces of the adjacent spikes in the form of pyramids may have different or identical slopes.
  • Their base is polygonal or substantially polygonal and two adjacent pins are arranged in such a way so that their bases have 2 parallel rectilinear sides or substantially parallel as defined below.
  • the angle ( ⁇ ) (as visible in Figure 3) of the slopes of the pins is preferably between 20 ° and 45 °, measured relative to the vertical of the base of the pin and which on the cylinder is perpendicular to the axis of this latest.
  • pin 10 in FIG. 3 for example has edges frank, it is also within the scope of the invention to provide pyramidal spikes with rounded edges.
  • Other forms of pins with a polygonal base can be considered as trapezoids, diamonds ....
  • the pins on the same alignment are arranged so that the vertices 101, 102 of any two adjacent pins can be slightly offset from the general direction of alignment. As illustrated in particular in FIG. 2 at the level of the alignment zones A ' 1 or A' 2 .
  • the two adjacent sides 101m, 102m of two spikes form an angle ( ⁇ ) between them which, in accordance with a characteristic of the invention is between 0 ° and 35 °: cf. figure 2A
  • a first and a third spike of the alignment are oriented towards the center of the circle defined by the alignment while the second pin arranged between the first and the third is oriented towards the outside of the defined circle by alignment and is inserted between the first and second pins.
  • the angle ( ⁇ ) formed by the two sides is preferably less than 35 ° so that it can form a bridge on the embossed product.
  • the distance between two successive pins is quite small. It is such that, on the product embossed, the length L of the bridge part is related to its width D greater than 1, but the result is more marked with a ratio higher, 1.5 for example, 2 or 3 in particular.
  • width D it is necessary to understand the distance between two sides of two adjacent cells. This width can be taken at one level any one between the base and the top of the cell; the width D thus varies according to the angle ( ⁇ ).
  • the length L of a bridge corresponds substantially to the length of two adjacent sides 101m, 102m of two neighboring pins 10.
  • the embodiment of the patterns of the invention is of interest especially when the folds are arranged in nested mode and the first zones separated from each other by second non-embossed zones substantially equal.
  • the widths are preferably equal in this layout because there is then a very clear difference in level between the first and second zones.
  • two or more than two alignments can be adjacent, i.e. close to each other, to form a embossed area which itself is surrounded by unembossed areas. Bridges are thus created, between the cells of the different alignments, which allow communication from an unembossed area to a another non-embossed area disposed on the other side of the embossed area.
  • Figure 4 there is shown a partial perspective view of a product obtained by embossing on a cylinder with the motif of the figure 2.
  • the cells are separated by parts forming p zigzag bridges according to the pattern of the embodiment shown. It is observed that the bridges P are curved and do not have a flat upper surface. This comes from the small spacing between the protrusions placed along the alignments. When embossing, the paper does not touch the bottom of the engraving.
  • the protuberance alignments are separated by unembossed areas B. It is observed that the bridges are at a level slightly set back from that of the zones B. This relief accentuates the contrast between the embossed zones A 1 , A 2 and the non-embossed zones B.
  • Each bridge P has a length L and a width D. Des additional patterns thus created give a new effect to the product.
  • This effect is very advantageous in particular for the use of the sheet as a paper towel.

Abstract

La feuille d'ouate de cellulose comprend au moins une première zone gaufrée (A1, A2) avec des protubérances sur une face correspondant à des alvéoles sur l'autre face.
Les alvéoles ont une base de forme sensiblement polygonale, et la feuille comprend au moins une deuxième zone non gaufrée (B).
Selon l'invention :
  • les alvéoles 101', 102' sont disposés selon au moins un alignement
  • les côtés en vis à vis de deux alvéoles adjacents définissent un pont (P) à bords rectilignes ou sensiblement rectilignes de longueur L supérieure à sa plus grande largeur D, ledit pont reliant préférentiellement deux secondes zones non gaufrées (B) séparées par au moins une première zone gaufrée (A1, A2).

Description

L'invention se rapporte au domaine des papiers absorbants à usage sanitaire ou domestique. Elle vise notamment les produits à usage unique tels que les serviettes de table, les nappes, les essuie-tout ou le papier toilette, fabriqués en ouate de cellulose.
L'ouate de cellulose est un papier absorbant de grammage, préférentiellement compris entre 15 et 35 g/m2, qui peut être fabriqué de manière à présenter une certaine capacité d'allongement. Une technique courante consiste à appliquer et coller la feuille encore humide sur un cylindre sécheur, et à l'en détacher ensuite au moyen d'une lame formant racle pour créer des ondulations de crêpage. Elle peut ensuite être mise en bobine en attente d'une transformation en produit fini. Cette technique présentée de façon sommaire est dite conventionnelle. On la désigne dans le domaine par (CWP).
Une autre technique consiste à sécher la feuille après égouttage sans exercer de pression, en partie au moins jusqu'à une siccité suffisante pour figer les fibres au sein de la feuille. Le cas échéant, on termine le séchage par application de la feuille sur un cylindre chauffé. Grâce à ce premier séchage, on peut presser la feuille sur le cylindre sans détruire sa structure. Elle conserve une partie de son volume. Ce cylindre permet en outre son crêpage. On réalise le premier séchage sans pression en soufflant de l'air chaud au travers de la feuille après son égouttage. Cette technique, que l'on désigne dans le domaine sous le sigle (TAD), permet d'obtenir une feuille plus épaisse, et de plus grand volume massique que la technique conventionnelle. Elle se caractérise par une structure plus ouverte et une perméabilité plus grande.
Ensuite, par la technique connue du gaufrage, on peut en améliorer ou à tout le moins, modifier l'une ou l'autre de ses caractéristiques, telles que la douceur, la souplesse, l'absorption, l'épaisseur ou l'aspect. Le mode de transformation est alors fonction de l'usage auquel il est destiné. Le motif de gaufrage est le plus communément constitué de protubérances ou bossages en forme de pyramides à section ronde, ovale ou carrée, répartis régulièrement à la surface de la feuille. On observe qu'à une protubérance sur une face de la feuille correspond une cavité ou alvéole sur l'autre face.
Pour gaufrer l'ouate de cellulose, on utilise généralement un cylindre rigide présentant en surface des picots, obtenus par gravure ou par usinage, de forme, dimensions et densité appropriées. On applique la feuille sur le cylindre et on la presse au moyen d'un autre cylindre présentant un revêtement pouvant se déformer, en caoutchouc par exemple. Elle en épouse ainsi le relief. Pour un même motif, on obtient une déformation plus ou moins importante selon les paramètres que l'on a choisis, tels la souplesse du caoutchouc, pour sa capacité à se déformer et se conformer au relief de la gravure, et la pression de gaufrage.
La Demanderesse commercialise actuellement un produit papier essuie-tout dont les protubérances sont réparties selon des cercles concentriques. L'essuie-tout est composé de deux plis d'ouate de cellulose qui ont été gaufrés séparément et assemblés de façon que les protubérances soient en position connue sous le nom de « nested ». Les protubérances d'un pli font face à l'autre pli et sont placées entre les protubérances de ce dernier. Les deux plis sont emboítés de cette façon l'un dans l'autre, et ménagent des poches d'air, améliorant l'absorption. La feuille présente des alvéoles sur ses deux faces visibles. En faisant abstraction de l'état de la surface au niveau microscopique, mais en considérant son aspect à l'oeil nu, la feuille présente un relief à deux niveaux. Un premier niveau est défini par le fond des alvéoles (le fond des alvéoles est dans un seul plan si les picots de gaufrage étaient tous au même niveau). Le second niveau correspond à celui de la partie de la feuille qui est non gaufrée.
Pour améliorer la capacité d'absorption d'un produit essuie-tout, on peut travailler sur la feuille au moment de sa fabrication, c'est à dire au niveau de la machine à papier, sur sa formation, son mode de séchage ou les additifs que l'on incorpore par exemple.
Le mode de gaufrage de la feuille est aussi un paramètre important sur lequel on peut agir dans ce but.
La Demanderesse s'est fixé comme objectif de créer un mode de gaufrage améliorant les propriétés d'absorption du papier en ouate de cellulose.
La Demanderesse s'est également fixé comme objectif de créer un mode de gaufrage produisant un effet visuel attrayant et attractif à la fois.
Conformément à l'invention, on réalise cet objectif avec une feuille d'ouate de cellulose comprenant au moins une première zone gaufrée ayant des protubérances sur une face correspondant à des alvéoles sur l'autre face, les alvéoles ayant une base de forme sensiblement polygonale, et au moins une deuxième zone non gaufrée, caractérisée par le fait que
  • les alvéoles sont disposés selon au moins un alignement
  • les côtés en vis à vis de deux alvéoles adjacentes définissent un pont à bords rectilignes ou sensiblement rectilignes, de longueur L supérieure à sa plus grande largeur D, le dit pont reliant préférentiellement deux secondes zones non gaufrées, disposées de part et d'autre d'au moins une première zone gaufrée.
On appelle « pont » la partie qui est comprise entre deux alvéoles adjacents. Dans une disposition préférée de l'invention, les ponts ont des bords rectilignes. Les bords des ponts peuvent être courbes sans sortir du cadre de l'invention. Les bords sont préférentiellement parallèles mais ils peuvent aussi être légèrement inclinés l'un par rapport à l'autre, comme il sera explicité plus en détail ci-après.
On définit la largeur D du pont par la distance séparant les bords de deux alvéoles adjacents. Lorsque les bords ne sont pas parallèles, on considère la distance moyenne le long du pont.
Dans ce cas, la largeur peut varier dans un plan parallèle à la surface de la feuille. La largeur du pont peut aussi varier dans un plan perpendiculaire à la surface de la feuille, entre la surface de la feuille en haut de l'alvéole et le fond de l'alvéole. La plus grande largeur est déterminée aussi bien dans le plan parallèle à la surface de la feuille que dans le plan perpendiculaire à la surface de la feuille.
Cette largeur peut être très faible lorsque les ponts ne sont pas plans mais sont bombés transversalement, ce qui est le plus fréquent.
La structure conforme à l'invention est nouvelle par rapport à celle que l'on peut trouver dans l'état de la technique. De façon surprenante, on constate que les ponts ressortent visuellement et créent un motif distinct du motif issu des alvéoles, alors que dans les motifs de l'art antérieur, le motif apparent était celui des alvéoles eux-mêmes. Le motif gaufré de l'invention évoque un produit textile avec un ornement brodé. En effet, le pont avec ses bords rectilignes, évoque le rassemblement de plusieurs fibres ou fils d'un produit tissé ou simplement textile.
En particulier la feuille de l'invention présente au moins trois niveaux de relief distincts qui font ressortir le motif défini par les alignements d'alvéoles.
Un premier niveau correspond au fond des alvéoles, un deuxième niveau correspond à la zone non gaufrée et un troisième niveau à la surface des ponts.
Cette solution se distingue de l'art antérieur où les alvéoles, respectivement protubérances, formant des alignements, présentent une base de forme ovale ou ronde. Certes, dans ce cas aussi, on constate qu'entre deux alvéoles adjacents, le niveau de la feuille est plus faible que celui de la seconde zone, mais cette partie a une forme en creux arrondie qui ne peut être assimilée à un pont. L'invention permet de créer des ruptures franches de niveau, sources de contraste. Les arêtes constituées par ces bords, rectilignes ou sensiblement rectilignes, contribuent également à renforcer l'effet de contraste.
Préférentiellement, la feuille d'ouate de cellulose est telle que le rapport L/D est supérieur à 1, de préférence supérieur à 1,5, et notamment supérieur à 3.
La feuille peut en outre être caractérisée par le fait que la distance entre deux premières zones (A1, A2) adjacentes, séparées par une zone non gaufrée (B) est comprise entre une et trois fois, de préférence entre une et deux fois, la largeur des dites premières zones (A1, A2).
Un papier gaufré dont le motif comprend des alvéoles carrés est déjà connu. Par exemple, le brevet US 4 293 990 décrit une feuille gaufrée de papier destiné à l'essuyage. Le gaufrage est composé de portions planes séparées par des vallées. La distance (largeur et longueur) entre les alvéoles est dans ce cas toujours identique. Les ponts n'existent pas. De plus, bien que les flans des vallées soient rectilignes, on ne trouve pas dans ce motif de partie correspondant aux secondes zones de l'invention, donc a fortiori trois zones à des niveaux différents.
En particulier, conformément à un mode de réalisation, la section des alvéoles peut être triangulaire avec l'avantage de pouvoir disposer celles-ci selon des alignements formant des portions de courbes sans perdre la propriété des ponts.
Avantageusement, la pente (α) de l'une au moins des parois des alvéoles mesurée par rapport à la verticale au plan de la feuille est comprise entre 20° et 45°.
En outre, la densité linéaire des alvéoles est comprise entre 2 et 20 par cm ; leur densité surfacique se situe entre 4 et 50 par cm2, préférentiellement entre 4 et 20 par cm2.
La feuille, selon l'invention peut être associée à une deuxième feuille d'ouate de cellulose pour former une feuille à épaisseur double.
Ainsi, la deuxième feuille peut être une feuille d'ouate de cellulose, de type séchée par soufflage traversant.
Conformément à une caractéristique intéressante de l'invention, les alignements sont concentriques.
Le cylindre pour le gaufrage d'une feuille comprend des picots à base polygonale formant des alignements dans lesquels deux picots adjacents sont disposés de telle façon que deux côtés respectifs de la base polygonale desdits deux picots sont disposés en vis à vis l'un de l'autre et sont sensiblement parallèles entre eux.
Préférentiellement, les picots sont à base triangulaire.
Le cylindre selon l'invention est en particulier caractérisé par le fait que l'angle (β) défini par les dits deux côtés des picots sensiblement parallèles est compris entre 0 et 35°.
Préférentiellement, chacune des faces des picots forment un angle (α) compris entre 20 et 45° avec un plan perpendiculaire à une génératrice du cylindre définie au niveau de la dite face.
Le procédé pour fabriquer une feuille, selon lequel on presse une feuille sur un cylindre de gaufrage gravé, fait bien entendu partie de la présente invention.
L'invention vise également le procédé permettant d'obtenir notamment le produit défini ci-dessus. De façon surprenante, on constate qu'il est possible de réaliser un motif comprenant des alignements d'alvéoles formant un tel relief à trois niveaux, en gaufrant l'ouate de cellulose sur un cylindre gravé avec un seul niveau de profondeur de gravure. On évite de la sorte les gravures complexes et coûteuses des cylindres.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, accompagnée de dessins sur lesquels :
  • la figure 1 représente schématiquement une installation de gaufrage,
  • la figure 2 représente une partie d'un exemple de motif de gaufrage du cylindre conforme à l'invention,
  • la figure 2 A est une partie agrandie de la figure 2,
  • la figure 3 est une représentation en perspective d'un picot du motif de la figure 2,
  • la figure 4 représente une vue partielle photographique, en perspective, d'un produit gaufré selon le motif de la figure 2,
  • la figure 5 représente une vue photographique, en perspective, d'un produit gaufré de l'art antérieur,
  • la figure 6 représente une vue photographique, en perspective, d'un produit gaufré selon un autre mode de réalisation de l'invention,
  • la figure 7 montre un graphique sur lequel on a reporté des vitesses d'absorption mesurées sur un produit de l'invention et sur un produit de l'art antérieur.
La figure 1 donne une représentation schématique d'un élément d'une unité industrielle pour gaufrer des plis d'ouate de cellulose et les transformer en une feuille de produit à usage sanitaire ou domestique. Cet élément comprend un cylindre gaufreur 1, en métal généralement, à surface gravée selon le motif de gaufrage souhaité, et un cylindre 2 à revêtement en caoutchouc ou tout autre matériau susceptible de se déformer. Les deux cylindres ont des axes de rotation parallèles et roulent l'un sur l'autre. On guide la feuille 3 d'ouate de cellulose entre les deux cylindres en même temps que des moyens d'entraínement font tourner les deux cylindres en sens inverse l'un par rapport à l'autre, et des moyens pousseurs rapprochent les deux cylindres l'un de l'autre sous un effort déterminé. En se déformant dans la zone de contact, le caoutchouc vient épouser le relief de la gravure du premier cylindre 1. La feuille 3 placée entre les deux cylindres subit la même déformation. La gravure est constituée de picots 10, que l'on voit à une échelle agrandie par rapport au diamètre du cylindre, répartis selon le motif choisi. La largeur de la zone de contact entre les deux cylindres, qui forme une bande rectangulaire, est désignée par le terme empreinte et est exprimée en centimètres.
Sur la figure 2, on a représenté, en vue de dessus, une portion du motif gravé sur le cylindre 1 et conforme à un mode de réalisation de l'invention.
Ce motif peut préférentiellement être constitué de picots 10 à base triangulaire. Les picots sont placés selon des alignements A'1, A'2 qui dans cet exemple sont essentiellement en arcs de cercle et constituent des premières zones gaufrées A1, A2. Entre deux alignements A'1, A'2, on trouve une seconde zone B' qui ne comporte pas de picots 10.
Les picots présentent, préférentiellement, une forme pyramidale à base triangulaire comme on le voit plus précisément sur la figure 3. Leur sommet n'est pas en pointe et est tronqué. Il forme un méplat. La hauteur (H) des picots est mesurée depuis leur sommet jusqu'au fond de la gravure et varie de 0,1 à 2,5 mm environ. Elle dépend de l'application envisagée.
De préférence, on choisit une hauteur plus faible pour les produits qui visent un toucher doux tels le papier toilette ou bien les serviettes de table. En revanche, pour un produit dont on veut exploiter au mieux la capacité d'absorption de l'ouate de cellulose, on choisit une hauteur H plus élevée.
Les faces des picots adjacents en forme de pyramides peuvent avoir des pentes différentes ou identiques. Leur base est polygonale ou sensiblement polygonale et deux picots adjacents sont disposés de telle sorte que leurs bases présentent 2 côtés rectilignes parallèles ou sensiblement parallèles comme défini ci-après.
L'angle (α) (tel que visible sur la figure 3) des pentes des picots est de préférence compris entre 20° et 45°, mesuré par rapport à la verticale de la base du picot et qui sur le cylindre est perpendiculaire à l'axe de ce dernier.
Enfin bien que le picot 10 de la figure 3 par exemple ait des arêtes franches, il entre également dans le cadre de l'invention de prévoir des picots pyramidaux dont les arêtes sont arrondies. D'autres formes de picots à base polygonale peuvent être envisagées comme des trapèzes, losanges ....
Selon le mode de réalisation représenté, les picots sur un même alignement sont disposés de telle sorte que les sommets 101, 102 de deux picots adjacents quelconques peuvent être légèrement décalés par rapport à la direction générale de l'alignement. Comme illustré notamment sur la figure 2 au niveau des zones d'alignement A'1 ou A'2.
En considérant l'espace ménagé entre deux picots, on observe que celui-ci est défini par les côtés 101m et 102m de leur base triangulaire. Préférentiellement, les deux côtés adjacents 101m, 102m de deux picots forment entre eux un angle (β) qui conformément à une caractéristique de l'invention est compris entre 0° et 35° : cf. figure 2A
Ici, dans le cas de picots à base triangulaire disposés en arc de cercle, deux picots adjacents sont orientés dans une direction opposée. En d'autres termes, un premier et un troisième picot de l'alignement sont orientés vers le centre du cercle défini par l'alignement alors que le second picot disposé entre le premier et le troisième est orienté vers l'extérieur du cercle défini par l'alignement et vient s'intercaler entre les premier et second picots.
L'angle (β) formé par les deux côtés est, de préférence, inférieur à 35° pour qu'il puisse se former un pont sur le produit gaufré. La distance entre deux picots successifs est assez faible. Elle est telle que, sur le produit gaufré, la longueur L de la partie formant pont est dans un rapport avec sa largeur D supérieur à 1, mais le résultat est plus marqué avec un rapport supérieur, 1,5 par exemple, 2 ou 3 notamment.
Par la largeur D, il faut comprendre la distance entre deux côtés de deux alvéoles adjacents. Cette largeur peut être prise à un niveau quelconque entre la base et le sommet de l'alvéole ; la largeur D varie ainsi selon l'angle (α).
La longueur L d'un pont correspond sensiblement à la longueur de deux côtés adjacents 101m, 102m de deux picots 10 voisins.
Le mode de réalisation des motifs de l'invention présente un intérêt particulier lorsque les plis sont disposés en mode nested et les premières zones séparées entre elles par des secondes zones non gaufrées sensiblement égales. Les largeurs sont de préférence égales dans cette disposition car on constate alors une différence de niveau très nette entre les premières et les secondes zones.
Sans sortir du cadre de l'invention, deux ou plus de deux alignements peuvent être adjacents, c'est-à-dire proches l'un de l'autre, pour former une zone gaufrée qui elle-même est entourée de zones non gaufrées. Des ponts sont ainsi créés, entre les alvéoles des différents alignements, qui permettent une communication depuis une zone non gaufrée jusqu'à une autre zone non gaufrée disposée de l'autre côté de la zone gaufrée.
Sur la figure 4, on a représenté une vue partielle, en perspective, d'un produit obtenu par gaufrage sur un cylindre présentant le motif de la figure 2.
On reconnaít les alvéoles 101' et 102' disposés selon des alignements A1, A2 ici en forme de cercles. Les alvéoles sont séparés par des parties formant des ponts P en zigzag selon le motif de l'exemple de réalisation représenté. On observe que les ponts P sont bombés et ne présentent pas une surface supérieure plane. Cela vient du faible écartement entre les protubérances placées le long des alignements. Lors du gaufrage, le papier ne touche pas le fond de la gravure. Les alignements de protubérances sont séparés par des zones B non gaufrées. On observe que les ponts sont à un niveau légèrement en retrait par rapport à celui des zones B. Ce relief accentue le contraste entre les zones gaufrées A1, A2 et les zones non gaufrées B.
Ainsi (cf. figures 4 et 6), on observe la formation de ponts très visibles. Chaque pont P présente une longueur L et une largeur D. Des motifs supplémentaires ainsi créés donnent un effet nouveau au produit.
Non seulement un effet visuel de contraste est obtenu mais une amélioration technique du produit a été mise en évidence concernant les propriétés d'absorption.
On a observé de manière surprenante que les produits selon l'invention présentaient des propriétés d'absorption nettement améliorées.
Cet effet est très avantageux notamment pour l'utilisation de la feuille comme essuie-tout.
Ainsi, on a pu mettre en évidence par différents tests que non seulement la capacité d'absorption est augmentée, la diffusion du liquide est ainsi améliorée aussi bien en sens travers qu'en sens marche et enfin, la vitesse d'absorption des liquides par la feuille selon l'invention est supérieure aux produits de l'art antérieur.
On a procédé à des essais visant à montrer que des produits conformes à l'invention, ont une capacité d'absorption améliorée par rapport à des produits de l'art antérieur.
  • 1) Test de mesure de la capacité d'absorption et de la vitesse d'absorption sous pression Pour ce test, l'échantillon est posé à plat sur une plaque poreuse en verre fritté dont la taille des pores a été déterminée à 40 µm. Un plateau portant des poids est posé sur l'échantillon. L'échantillon est ainsi légèrement comprimé. La plaque poreuse repose sur un plateau qui comporte un orifice en son centre dans lequel débouche par en dessous un tube souple. Le tube souple met de cette façon le volume de la plaque poreuse en communication avec un réservoir de liquide dont le niveau peut être ajusté en hauteur par rapport à celui de la plaque poreuse. Le réservoir est lui-même posé sur une balance. Ce moyen permet de connaítre la quantité de liquide qui est passée dans l'échantillon quand on a soulevé le réservoir par rapport à la plaque poreuse.Le liquide est en général de l'eau à 9g/l de chlorure de sodium.La procédure consiste à imprégner l'échantillon au travers de la plaque poreuse en abaissant le niveau de l'échantillon par rapport au réservoir. On mesure la quantité de liquide absorbée simplement en mesurant la perte d'eau dans le réservoir. On procède avec différents poids.On peut procéder à des mesures de capacité d'absorption également sans pression.Les échantillons étaient les suivants
    • Référence L1, un papier essuie-tout gaufré, composé de deux plis de grammage 23g/m2 chacun disposés en position nested l'un par rapport à l'autre. Il est actuellement commercialisé par la société Georgia-Pacific. Le produit est représenté en photographie sur la figure 5. Les alvéoles PA1 sont circulaires et disposés en cercles concentriques laissant entre eux des zones non gaufrées PA2
         Diamètre des alvéoles : 1 mm, mesuré au fond
         Nombre d'alvéoles par cm2: 7 environ.
         Nombre d'alvéoles le long d'un alignement : environ 4 par cm linéaire.
    • Référence M1, même papier de base que celui de la référence L1, mais gaufré conformément à l'invention et composé également de deux plis.
    Les alvéoles ont une base triangulaire équilatérale dont les côtés ont 1 mm de long. Le produit est celui représenté en photographie à la figure 4.
       Les alvéoles sont disposés en cercles concentriques selon le motif de la figure 2. La densité du motif est la même que pour la référence L1. On trouve le même nombre par unité de surface et le même nombre par unité de longueur, le long des alignements.
    • Référence N1, on fabrique une feuille composée de deux plis à partir du même papier et avec un motif unitaire composé des mêmes alvéoles que dans le cas MB1, mais la disposition des alignements n'est plus en cercles. Les cercles sont remplacés par des hexagones.
      Le produit est représenté sur la figure 6 et donne un effet de motif différent.
    Le tableau ci-dessous rapporte les valeurs de l'absorption mesurée successivement pour des pressions croissantes de 5, 55 et 105g/cm2 puis revenant à une pression de 5 g/cm2. On note que la valeur de 5 g/cm2 correspond, estime-t-on, à la pression à laquelle est soumis le papier essuie-tout en utilisation normale.Les caractéristiques du papier tissue, de base avant gaufrage, papier 1 ainsi que celle des papiers en ouate de cellulose L1, M1, N1 sont rassemblées sur le tableau ci-dessous.
    Grammage g/m2 Ep. mm Résistance à la traction sèche N/m/2plis Résistance à la traction humide N/m/2plis Absorption (g/g) sous différentes pressions (g/cm2)
    SM ST SM ST 5 55 105 5
    Papier 1 46 0,18 1151 627 307 174 3,8 3,2 2,9 3,4
    L1 6,2 3,2 2,7 3,8
    M1 6,7 3,4 2,8 4,0
    N1 6,6 3,4 2,8 4,0
    Le grammage est exprimé en g/m2. L'épaisseur est mesurée sur une pile de 12 feuilles et ramenée à une feuille. La résistance à la traction est mesurée sur des éprouvettes, découpées dans une feuille à deux plis, de 5 cm de large, et est rapportée en N/m. l'absorption est mesurée en gramme de liquide absorbé par gramme de papier (g/g)On observe pour les références M1 et N1 de l'invention une amélioration de l'absorption par rapport à un motif constitué d'alvéoles à base circulaire (réf. L1). L'amélioration est plus marquée à faible charge, soit 5 g/cm2. Cela s'explique par le fait que l'effet du motif diminue avec l'augmentation de la pression d'appui sur la feuille d'essuie-tout. On constate cette même différence entre les feuilles gaufrées et le même papier non gaufré.
  • 2) On a procédé à un deuxième test, dit de diffusion, destiné à évaluer la capacité de mouillage d'un échantillon par diffusion de liquide. En général, le liquide est de l'eau salée à 0,9 %. Les échantillons de forme rectangulaire (par exemple 12 cm x 2,5 cm) sont placés sur un plateau inclinable et des électrodes (espacées d'1 cm) sont disposées sur chaque échantillon dont une extrémité est plongée dans l'eau. L'ensemble des électrodes est relié à un ordinateur qui enregistre notamment le temps à chaque cm mouillé. Un programme met en forme ces données, ce qui permet d'obtenir le tableau suivant : la première ligne de chiffres (de 1 à 9) correspond au nombre de cm mouillés. Dans ce tableau, L correspond à un produit connu ; M et N correspondent respectivement aux produits M1 et N1 du test d'absorption
    Temps de diffusion sens SM (s) Temps de diffusion sens ST (s)
    1 2 3 4 5 6 8 9 1 2 3 4 5 6 8 9
    L 0,8 3,3 7,7 16 25 36 64 86 0,7 2,5 5 7,7 12 16 28 36
    M 1,1 3,9 6,9 15 21 28 52 66 1 2,9 5,5 10 14 19 34 43
    N 1,2 3,7 8,8 13 21 29 56 68 0,9 2,6 4,6 8 14 20 33 42
    On observe que pour les produits M et N comportant le motif de l'invention, les temps de diffusion dans le sens marche et dans le sens travers sont plus proches l'un de l'autre que ceux du produit L. Cela signifie que le liquide diffuse plus efficacement dans toutes les directions que sur un produit L présentant un motif de gaufrage de l'art antérieur.
  • 3) On a procédé à un test de vitesse d'absorption visant à vérifier dans quelle mesure la géométrie des alvéoles et leur alignement permettant la création de ponts intervenaient dans le processus d'absorption. On dispose un cylindre horizontal au dessus d'une lame revêtue de teflon. On fixe une feuille de papier sur le cylindre face à la lame. On dépose un goutte d'eau colorée sur la lame et on approche lentement cette dernière de la feuille qui se trouve sur le cylindre. On éclaire fortement la goutte et on enregistre au moyen d'une caméra que l'on déclenche juste avant l'absorption. La durée maximum de l'enregistrement est de 5,4 secondes avec une image toutes les 4 ms.Les images obtenues permettent de mesurer l'évolution du diamètre de la goutte au cours du tempsOn mesure le temps mis par une goutte qui se trouve sur la lame pour passer à l'intérieur du substrat papier, et on répète l'opération autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir un échantillonnage de résultats représentatifs statistiquement. On a procédé à ces mesures sur des échantillons des mêmes papiers que dans les exemples précédents en deux endroits différents. On a d'abord mesuré le temps d'absorption par le papier aux points PI1 (figure 4) et PA1 (figure 5) dans la zone centrale des motifs, puis aux points PI (figure 4) et PA (figure 5) c'est à dire dans la zone non gaufrée (mais correspondant à une zone gaufrée du second pli).On a pu ainsi mesurer le temps moyen d'absorption des gouttes. Sur la figure 7 on a tracé les courbes d'absorption du diamètre d'une goutte dans le temps.Ces quatre courbes indiquent chacune l'évolution en pourcentage du diamètre d'une goutte en fonction du temps, la goutte étant initiée en différents endroits de deux types de feuilles.
    • Courbe 1 est la trace pour une goutte initiée au point PA1 de la figure 5
    • Courbe 2 est la trace pour une goutte initiée au point PI1 de la figure 4
    • Courbe 3 est la trace pour une goutte initiée au point PA2
    • Courbe 4 est la trace pour une goutte initiée au point PI2.
    Ainsi, il apparaít que, aux points comparables d'initiation, le diamètre d'une goutte diminue plus rapidement lorsqu'elle est appliquée sur un produit de l'invention. On peut en déduire que la vitesse d'absorption des liquides appliqués en surface est plus rapide.On observe que l'amélioration de la vitesse d'absorption est obtenue en surface du pli aussi bien sur une zone gaufrée que sur une zone qui elle-même n'est pas gaufrée. En fait, il faut prendre en considération le pli sous-jacent qui respectivement est gaufré et non gaufré. L'invention a donc un effet global sur la feuille double (comprenant deux plis).

    • Claims (15)

    1. Feuille d'ouate de cellulose comprenant au moins une première zone gaufrée (A1, A2) avec des protubérances sur une face correspondant à des alvéoles (101', 102') sur l'autre face, les alvéoles ayant une base de forme sensiblement polygonale, et au moins une deuxième zone non gaufrée (B), caractérisée par le fait que
      les alvéoles (101', 102') sont disposés selon au moins un alignement
      les côtés en vis à vis de deux alvéoles adjacents définissent un pont (P) à bords rectilignes ou sensiblement rectilignes de longueur L supérieure à sa plus grande largeur D, ledit pont reliant préférentiellement deux secondes zones non gaufrées (B) séparées par au moins une première zone gaufrée (A1, A2).
    2. Feuille d'ouate de cellulose selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que L/D est supérieur à 1, de préférence supérieur à 1,5, et notamment supérieur à 3.
    3. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la distance entre deux premières zones (A1, A2) adjacentes, séparées par une zone non gaufrée (B), est comprise entre une et trois fois, de préférence entre une et deux fois, la largeur des dites premières zones (A1, A2).
    4. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la base desdites alvéoles (101', 102') est triangulaire.
    5. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la pente (α) de l'une au moins des parois des alvéoles mesurée par rapport à la verticale au plan de la feuille est comprise entre 20° et 45°.
    6. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la densité des alvéoles est comprise entre 4 et 50 par cm2 et préférentiellement entre 4 et 20 par cm2.
    7. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la densité linéaire des alvéoles est comprise entre 2 et 20 par cm.
    8. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est associée à une deuxième feuille d'ouate de cellulose pour former une feuille à épaisseur double,
    9. Feuille d'ouate de cellulose selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que la deuxième feuille est une feuille d'ouate de cellulose, de type séchée par soufflage traversant.
    10. Feuille d'ouate de cellulose selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits alignements sont concentriques.
    11. Cylindre pour le gaufrage d'une feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des picots (10) à base polygonale formant des alignements (A'1, A'2), dans lesquels deux picots (101, 102) adjacents sont disposés de telle façon que deux côtés respectifs (101m, 102m) de la base polygonale desdits deux picots sont disposés en vis à vis l'un de l'autre et sont sensiblement parallèles entre eux.
    12. Cylindre selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les picots (10) sont à base triangulaire.
    13. Cylindre selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé par le fait que l'angle (β) entre les dits deux côtés (101 m, 102 m) sensiblement parallèles des picots (101, 102) est compris entre 0 et 35°.
    14. Cylindre selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que chacune des faces des picots forment un angle (α) compris entre 20 et 45° avec un plan perpendiculaire à une génératrice du cylindre définie au niveau de ladite face.
    15. Procédé pour fabriquer une feuille selon l'une des revendications 1 à10, selon lequel on presse la feuille sur un cylindre de gaufrage gravé (1), caractérisé par le fait que le cylindre (1) est défini selon l'une quelconque des revendications 11 à 14.
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