EP2379319A2 - Feuille de papier delitable dans l'eau, mandrin pour rouleau de papier constitue d'une telle feuille - Google Patents

Feuille de papier delitable dans l'eau, mandrin pour rouleau de papier constitue d'une telle feuille

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EP2379319A2
EP2379319A2 EP09796693A EP09796693A EP2379319A2 EP 2379319 A2 EP2379319 A2 EP 2379319A2 EP 09796693 A EP09796693 A EP 09796693A EP 09796693 A EP09796693 A EP 09796693A EP 2379319 A2 EP2379319 A2 EP 2379319A2
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EP
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paper
sheet
mandrel
water
binder
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Pierre Graff
Véronique WISS
Rémy Ruppel
Pierre Probst
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Georgia Pacific France SAS
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    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31C1/00—Making tubes or pipes by feeding at right angles to the winding mandrel centre line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T428/1307—Bag or tubular film [e.g., pouch, flexible food casing, envelope, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a paper sheet in water and its use for the manufacture of a mandrel for roll, it relates to the field of products consisting of a strip of flexible sheet material wound around a mandrel. It aims in particular the field of papers for sanitary or domestic use in rolls with mandrel.
  • Papers for sanitary or domestic use such as toilet paper, wiping paper or paper towel are packaged for some in rolls with mandrel.
  • the mandrel is a cylinder, usually made of cardboard, which is thrown away after the roll paper has been consumed.
  • the mandrel fulfills several functions:
  • the rolls serve as a support on which the sheet of paper is rolled up in the manufacture of the roll.
  • the rolls are made from a wide stock sheet which is wrapped around a tube of corresponding length and the roll obtained is sawn into individual rolls to the desired width.
  • the mandrel is generally obtained by winding and gluing one or more strips of cardboard around a cylindrical shape.
  • Flatboard is an inexpensive material that can be made from recycled fibers. It is also lightweight and its mechanical strength is sufficient for this purpose.
  • the applicant has set itself the goal of producing a roller mandrel that can be easily discharged with the wastewater of a sanitary installation.
  • the chuck must disintegrate in contact with water.
  • the material must disintegrate in the water at a speed sufficient for it to be evacuated before forming a plug; its speed should preferably be of the same order or close to that of the tissue paper of the roll.
  • the mandrel must have a crush resistance, both in the radial direction and in the axial direction, and of the same order as the cardboard that it aims to replace.
  • the mandrel must be as inexpensive to produce as the cardboard mandrels of the prior art.
  • the chuck must respect the environment.
  • a paper of disintegrable paper in the water weight of between 80 and 400 g / m 2 characterized in that it formed by dry paper-bound fibers between them by a binder soluble in water, comprising starch, the amount of binder in the sheet being between 30 and 70%.
  • Dry paper is known per se. It is made by depositing a sheet of paper fibers on a canvas. The web is sprayed with the binder dissolved in water. The web is then partially dried and calendered. The operation is optionally repeated on each side of the web before final drying.
  • the starch binder is capable of imparting to the sheet both dry strength and water solubility.
  • a water-soluble binder is a mono-, di- or trisaccharide, preferably sucrose, mixed with the starch.
  • the sheet preferably contains 40 to 60% by weight of binder.
  • the invention thus also relates to a mandrel for a roll, said roll consisting of a roll of paper tape or other sheet material, characterized in that it is formed of a cylinder whose wall comprises at least a dry paper sheet comprising papermaking fibers bonded together by a water-soluble binder.
  • the structure of the mandrel according to the invention has the advantage of allowing a controlled delitability, combined with a resistance comparable to that of the cardboard.
  • the disintegration time in the water of the mandrel is between 10 and 40 seconds and preferably between 12 and 20 seconds.
  • the wall of the roll forming the mandrel has a basis weight of between 80 and 400 g / m 2 in one or more layers of dry paper.
  • the wall of the cylinder is formed of one or more layers of dry paper with a unit thickness of between 0.3 and 2 mm, preferably between 0.4 and 1.2 mm and more particularly between 0.4 and 0.5 mm.
  • the invention also relates to the roll formed of a winding of a strip of paper or other sheet material around a mandrel as defined above.
  • the invention is particularly directed to the toilet paper roll.
  • a web 12 of papermaking fibers is formed upstream on a web 14, permeable, endless, which is placed between drive rollers.
  • the web is formed by driving fibers in the dry state into a stream of air that is directed through the web.
  • Known means in themselves make it possible to obtain a homogeneous sheet of the desired grammage over the width of the fabric.
  • One side of the sheet is treated by application of the water-soluble binder, in particular by means of a spraying device 20. Downstream the sheet 12 is optionally compacted by passage between two cylinders here. represented. It is then guided through a first drying station 22, hot air for example. The web 12, which has been thus consolidated by the at least partial drying of the binder, is turned over so as to present its other face under a second applicator 24 of binder. The wet web is guided through a second drying station 26. In this station the moisture content is reduced, without the sheet being dried completely.
  • additives such as cleaning agents, disinfectants or perfumes.
  • these additives can be applied, by any known means, to the web before or after the second binder applicator.
  • the final thickness and strength of the product are controlled by calendering the sheet from here of the second dryer as shown in the figure with the rolls referenced 30 and 32. Insofar as the sheet still has a certain moisture content, its drying is completed downstream of the calender in a drying station 34, which makes it possible to freeze its thickness.
  • the installation can be arranged with variants:
  • a compactor can be placed between the training station on the canvas and the first spray.
  • a calendering group may be disposed between the first dryer and the second spray station.
  • the calender may optionally be disposed immediately downstream of the compactor upstream of the first spray.
  • the sheet thus produced continuously is rolled 18. This roll is stored until the processing of the sheet thus manufactured.
  • the manufacturing parameters of the sheet are determined so as to obtain a mandrel having the desired properties.
  • paper fibers preferably of less than 3 mm length are used.
  • the fibers can be new or recycled.
  • the grammage of the fiber web formed on the forming fabric is between 60 and 100 g / m 2 , preferably 80 g / m 2 .
  • starch As the water-soluble binder, starch is preferably used.
  • Starch comprises natural products of vegetable origin such as starches of wheat, corn, potato, rice, tapioca, sorghum, and the like, constituted by polymers or polyholosides of high molecular weight.
  • Starch also means products derived from natural starch, converted by physical treatment, for example heating, physico-chemical treatment or biological treatment for example enzymatic, and starches derived or modified such as cationic, anionic, amphoteric starches, nonionic or crosslinked products and products resulting from the hydrolysis of starch such as maltodextrins.
  • Starch is the preferred binder but the invention also includes the use of other binders with starch, also having water solubility properties such as a water-soluble latex.
  • the invention also includes the addition of a monosaccharide, such as glucose or fructose, or a disaccharide such as sucrose, or a tri-saccharide such as raffmose mixed with the starch.
  • the binder is advantageously colored to allow control of its good distribution on both sides.
  • the binder is applied by spraying a solution in water containing 20 to 40% by weight.
  • the concentration is as high as possible to reduce the amount of water to be removed.
  • the amount deposited is between 35 and 150 g / m 2 .
  • the calendered sheet from the machine has a thickness of between 0.3 and 2 mm, preferably between 0.4 and 1.2 mm.
  • An example of manufacturing the mandrel is to cut the dry-laid paper sheet into one or more narrow strips.
  • the band or strips are wound helically around a cylindrical shape.
  • An adhesive is applied to the overlapping portions of the coils to bond them together and form a tube.
  • Mandrels according to the invention have been manufactured with a flat compression resistance substantially equal to that of a similar standard cardboard mandrel of the prior art.
  • a mandrel according to the invention disintegrates faster than a standard mandrel of the similar prior art.
  • similar mandrel means a standard mandrel having substantially the same diameter and the same length as the mandrel of the invention.
  • mandrel of the invention is disintegrated more quickly, Afhor NF Q34-020 test, a standard mandrel of the prior art whose weight is 400 g / m 2 is formed of two thicknesses or two strands of cardboard dish.

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Abstract

La présente invention porte sur une feuille de papier délitable dans l'eau La feuille de grammage compris entre 80 et 400 g/m2 est caractérisée par le fait qu'elle formée par voie sèche de fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau, comprenant de l'amidon, la quantité du liant dans la feuille étant comprise entre 30 et 70 %. L'invention porte également sur un mandrin formé d'un cylindre dont la paroi comprend au moins une feuille de papier voie sèche comprenant des fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau.

Description

FEUILLE DE PAPIER DELITABLE DANS L'EAU, MANDRIN POUR ROULEAU DE PAPIER CONSTITUE D'UNE TELLE FEUILLE
La présente invention concerne une feuille de papier délitable dans l'eau et son utilisation pour la fabrication d'un mandrin pour rouleau, elle concerne le domaine des produits constitués d'une bande de matériau souple en feuille enroulée autour d'un mandrin. Elle vise en particulier le domaine des papiers à usage sanitaire ou domestique en rouleaux avec mandrin.
Les papiers à usage sanitaire ou domestique, tels que le papier toilette, le papier d'essuyage ou l'essuie tout sont conditionnés pour certains en rouleaux avec mandrin.
Le mandrin est un cylindre, généralement en carton, que l'on jette après que l'on a consommé le papier du rouleau. Le mandrin remplit plusieurs fonctions :
II sert de support sur lequel la feuille de papier est enroulée à la fabrication du rouleau. En général les rouleaux sont fabriqués à partir d'une feuille mère de grande largeur qui est enroulée autour d'un tube de longueur correspondante et le rouleau obtenu est scié en rouleaux individuels à la largeur voulue.
Il maintient le trou central ouvert en résistant aux contraintes internes du rouleau et en empêchant l'affaissement des spires internes de l'enroulement.
Il maintient le rouleau en forme en résistant aux efforts d'écrasement le long de son axe ou transversaux auxquels le rouleau est soumis pendant le transport ou les différentes manipulations avant sa mise en service.
Le mandrin est généralement obtenu par enroulement et collage d'une ou plusieurs bandes de carton autour d'une forme cylindrique.
Le carton plat est un matériau peu onéreux et pouvant être constitué de fibres recyclées. Il est en outre léger et sa résistance mécanique est suffisante pour cet usage.
Il présente cependant l'inconvénient de ne pouvoir être valorisé après consommation du rouleau et de devenir un déchet.
Dans le cas d'un papier toilette, éliminer le rouleau en tentant de l'évacuer avec les eaux usées n'est pas recommandé car, bien que constitué majoritairement de fibres papetières, il se délite lentement au contact de l'eau et forme un bouchon avant qu'il ait pu être chassé par le courant.
La demanderesse s'est fixé comme objectif la réalisation d'un mandrin pour rouleau qui puisse être évacué aisément avec les eaux usées d'une installation sanitaire.
Plus particulièrement :
- Le mandrin doit se déliter au contact de l'eau. - Le matériau doit se déliter dans l'eau à une vitesse suffisante pour qu'il soit évacué avant de former un bouchon ; sa vitesse doit être de préférence du même ordre ou proche de celle du papier tissue du rouleau.
- Le mandrin doit présenter une résistance à l'écrasement, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial, et du même ordre que celle du carton qu'il vise à substituer.
- Le mandrin doit être aussi peu onéreux à produire que les mandrins en carton de l'art antérieur.
- Le mandrin doit respecter l'environnement.
Conformément à l'invention on parvient à réaliser les objectifs rapportés ci-dessus avec une feuille de papier délitable dans l'eau de grammage compris entre 80 et400 g/m2 caractérisée par le fait qu'elle formée par voie sèche de fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau, comprenant de l'amidon, la quantité du liant dans la feuille étant comprise entre 30 et 70%.
Le papier voie sèche est connu en soi. On le fabrique en déposant une nappe de fibres papetières sur une toile. On pulvérise sur la nappe le liant dissous dans de l'eau. La nappe est ensuite séchée partiellement et calandrée. L'opération est éventuellemnt répétée sur chaque face de la nappe avant séchage final.
Le liant à base d'amidon est susceptible de conférer à la feuille à la fois résistance à sec et solubilité dans l'eau.
Conformément à un mode de réalisation particulier, on utilise comme liant hydrosoluble, un mono-, di- ou trisaccharide, de préférence le saccharose, en mélange avec l'amidon.
Plus particulièrement, la feuille contient de préférence de 40 à 60% en poids de liant. L'invention a ainsi également pour objet un mandrin pour rouleau, ledit rouleau étant constitué d'un enroulement de bande de papier ou autre matériau en feuille, caractérisé par le fait qu'il est formé d'un cylindre dont la paroi comprend au moins une feuille de papier voie sèche comprenant des fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau.
La structure du mandrin selon l'invention présente l'avantage de permettre une délitabilité contrôlée, combinée à une résistance comparable à celle du carton.
Conformément à une caractéristique, le temps de délitement dans l'eau du mandrin est compris entre 10 et 40 secondes et de préférence entre 12 et 20 secondes.
Dans le but de réaliser un mandrin délitable, on détermine que la paroi du cylindre formant le mandrin est de grammage compris entre 80 et 400 g/ m2 en une ou plusieurs couches de papier voie sèche.
Conformément à une autre caractéristique, la paroi du cylindre est formée d'une ou plusieurs couches de papier voie sèche d'épaisseur unitaire comprise entre 0,3 et 2 mm, de préférence entre 0,4 et 1,2 mm et plus particulièrement entre 0,4 et 0,5 mm.
L'invention concerne également le rouleau formé d'un enroulement d'une bande de papier ou autre matériau en feuille autour d'un mandrin tel que défini ci-dessus. L'invention vise en particulier le rouleau pour papier toilette.
On décrit maintenant l'invention plus en détail, en référence au dessin de la figure unique qui montre un exemple d'installation de fabrication d'une feuille de papier voie sèche pour la réalisation d'un mandrin conforme à l'invention.
Une nappe 12 de fibres papetières est formée en amont sur une toile 14, perméable, sans fin, qui se place entre des rouleaux d'entraînement. La nappe est formée par entraînement des fibres à l'état sec dans un flux d'air qui est dirigé à travers la toile. Des moyens connus en soi permettent d'obtenir une nappe homogène au grammage désiré sur la largeur de la toile.
Une face de la nappe est traitée par application du liant hydrosoluble, au moyen notamment d'un dispositif de pulvérisation 20. En aval la nappe 12 est éventuellement compactée par passage entre deux cylindres ici non représentés. Elle est guidée ensuite à travers une première station de séchage 22, à air chaud par exemple. La nappe 12, qui a été ainsi consolidée par le séchage au moins partiel du liant, est retournée de manière à présenter son autre face sous un deuxième applicateur 24 de liant. La nappe humide est guidée à travers une deuxième station de séchage 26. Dans cette station le taux d'humidité est réduit, sans toutefois que la feuille soit séchée complètement.
Il est également possible de prévoir l'application d'agents supplémentaires tels que des agents nettoyants, désinfectants ou des parfums. De manière avantageuse, ces additifs peuvent être appliqués, par tout moyen connu, sur la nappe avant ou après le deuxième applicateur de liant.
On contrôle l'épaisseur et la résistance finales du produit en calandrant la feuille issue ici du deuxième sécheur comme cela est représenté sur la figure avec les cylindres référencés 30 et 32. Dans la mesure où la feuille présente encore un certain taux d'humidité, on achève son séchage en aval de la calandre dans une station de séchage 34, ce qui permet de figer son épaisseur.
L'installation peut être agencée avec des variantes :
Un compacteur peut être placé entre la station de formation sur la toile et la première pulvérisation. Un groupe de calandrage peut être disposé entre le premier séchoir et la seconde station de pulvérisation.
La calandre peut éventuellement être disposée immédiatement en aval du compacteur en amont de la première pulvérisation.
La feuille produite ainsi en continu est mise en rouleau 18. Ce rouleau est stocké en attendant la transformation de la feuille ainsi fabriquée.
On détermine les paramètres de fabrication de la feuille de façon à obtenir un mandrin présentant les propriétés souhaitées.
Pour la feuille de papier voie sèche, on emploie des fibres papetières de préférence de longueur inférieure à 3 mm. Les fibres peuvent être neuves ou recyclées.
Le grammage de la nappe de fibres formée sur la toile de formation est compris entre 60 et 100 g/m2, de préférence 80 g/m2.
Comme liant soluble dans l'eau on emploie de préférence de l'amidon. L'amidon comprend les produits naturels d'origine végétale tels que les amidons de blé, de maïs, de pomme de terre, de riz, tapioca, sorgho, et autres, constitués par des polymères ou polyholosides de poids moléculaires élevés. On entend également par amidon, des produits dérivés d'amidon naturel, transformés par traitement physique, par exemple chauffage, traitement physico-chimique ou traitement biologique par exemple enzymatique, et des amidons dérivés ou modifiés tels que des amidons cationiques, anioniques, amphotères, non-ioniques ou réticulés et les produits résultant de l'hydrolyse de l'amidon tels que les maltodextrines.
L'amidon est le liant préféré mais l'invention comprend également l'emploi d'autres liants avec l'amidon, présentant des propriétés également de solubilité dans l'eau tel qu'un latex hydro-soluble. L'invention comprend aussi l'addition d'un monosaccharide, tel que le glucose ou le fructose, ou d'un disaccharide tel que le saccharose, ou encore d'un tri-saccharide tel que le raffmose en mélange avec l'amidon.
Le liant est avantageusement coloré afin de permettre le contrôle de sa bonne répartition sur les deux faces.
Dans le cas de l'amidon, on applique le liant par pulvérisation d'une solution dans l'eau en contenant de 20 à 40 % en poids.
De préférence la concentration est la plus élevée possible pour réduire la quantité d'eau à éliminer.
La quantité déposée est comprise entre 35 et 150 g/m2.
La feuille calandrée issue de la machine présente une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm, de préférence comprise entre 0,4 et 1,2 mm.
Un exemple de fabrication du mandrin consiste à découper la feuille de papier voie sèche en une ou plusieurs bandes de faible largeur. La ou les bandes sont enroulées en hélice autour d'une forme cylindrique. Un adhésif est appliqué sur les parties des spires qui se superposent pour les lier entre elles et former un tube.
On a pu fabriquer des mandrins selon l'invention possédant une résistance en compression à plat sensiblement égale à celle d'un mandrin similaire en carton standard de l'art antérieur.
Etant donné que les principales contraintes subies par le mandrin durant son cycle de production et de distribution s'exercent essentiellement à plat, on peut considérer que le mandrin de l'invention répond totalement aux besoins à ce niveau.
On a constaté qu'un mandrin selon l'invention se délitait plus rapidement qu'un mandrin standard de l'art antérieur similaire. Par mandrin similaire, on entend un mandrin standard possédant sensiblement le même diamètre et la même longueur que le mandrin de l'invention.
Ainsi le mandrin de l'invention se délite plus rapidement, au test Afhor NF Q34-020, qu'un mandrin standard de l'art antérieur dont le poids est de 400 g/m2 est formé de deux épaisseurs ou deux brins de carton plat.
Un tel mandrin de l'art antérieur standard se délite complètement seulement au bout de 10 minutes, avec un reste de morceaux de carton.
Les spires se décollent après 30/60 secondes et le carton commence à se déliter au bout de 3 minutes.

Claims

Revendications
1. Feuille de papier délitable dans l'eau de grammage compris entre 80 et 400 g/m2 caractérisée par le fait qu'elle formée par voie sèche de fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau, comprenant de l'amidon, la quantité du liant dans la feuille étant comprise entre 30 et 70%.
2. Feuille de papier selon la revendication précédente dont le liant comprend un mono-, di - ou tri-saccharide, en particulier le saccharose.
3. Mandrin pour rouleau, le dit rouleau étant constitué d'un enroulement de bande de papier ou autre matériau en feuille, caractérisé par le fait qu'il est formé d'un cylindre dont la paroi comprend au moins une feuille de papier voie sèche comprenant des fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau selon l'une des revendications 1 et 2.
4. Mandrin selon la revendication précédente dont le temps de délitement dans l'eau est compris 10 et 40 secondes, de préférence compris entre 12 et 20 secondes.
5. Mandrin, selon l'une des revendications 3 et 4, formé uniquement de papier voie sèche.
6. Mandrin selon l'une des revendications 3 à 5 dont la paroi dudit cylindre est réalisée en une ou plusieurs couches de papier voie sèche.
7. Mandrin selon l'une des revendications 3 à 6 dont la paroi du cylindre est formée d'une ou plusieurs couches de papier voie sèche d'épaisseur unitaire comprise entre 0,3 et 2 mm, de préférence entre 0,4 et 1,2 mm.
8. Rouleau formé d'un enroulement d'une bande de papier ou autre matériau en feuille autour d'un mandrin selon l'une des revendications 3 à 7.
9. Rouleau selon la revendication précédente dont le papier est de l'ouate de cellulose.
EP09796693.1A 2008-12-18 2009-12-16 Feuille de papier delitable dans l'eau, mandrin pour rouleau de papier constitue d'une telle feuille Active EP2379319B1 (fr)

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