Brevet FR2537501A1 — publié le 19840615

Procédé de fabrication de papier gaufré et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé " L'invention concerne un procédé de fabri- cation de papier gaufré ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre Ve ce procédé. Un appareil classique de fabrication de papier gaufré est constitué de plusieurs machines sépa- rées disposées dans un ordre particulier et présentant une longueur totale d'environ 100 mètres Cet appareil comprend ainsi une machine à gaufrer simple face, un pont et une machine à gaufrer double face, ces éléments étant disposés-dans cet ordre La machine à gaufrer simple face, le pont et la machine à gaufrer double face occupent environ 40 à 50 % de la longueur de l'appareil de fabrication de papier gaufré et consomment la plus grande partie de l'énergie d'alimentation L'alimentation en énergie actuelle met en oeuvre l'utilisation de rou- leaux et de caissons chauffés à la vapeur, ces derniers devant répondre aux spécifications légales des chaudières et demandant beaucoup de temps avant d'atteindre leur température de fonctionnement d'environ 1501 C. L'invention a pour but d'apporter une solu- tion au problème de la réduction de longueur de l'appareil de fabrication de papier gaufré en changeant radicalement, comme décrit ci-dprès, l'extrémité mouillée de cet appareil, comprenant la machine à gaufrer simple face et la mdchine à gaufrer double face, et en changeant également la forme de l'alimentation d'énergie. L invention a ainsi pour but de créer un appareil de fabrication de papier gaufré n-utilisant pas les colles d'amidon classiques, mais mettant en oeuvre une nouvelle machine à gaufrer simple face dans laquelle on effectue un collage rapide des cannelures d'une feuille de papier sur une feuille de support en utilisant un générateur de faisceau d'électrons, et une nouvelle machine à gaufrer double face alimentée en énergie par un générateur de faisceau d'électrons. L'invention a également pour but de combiner la machine à gaufrer s-imple face avec la machine à gaufrer double face pour réaliser le papier gaufré. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de papier gaufré, procédé carac- térisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consis- tant à utiliser une feuille de papier intermédiaire mobile plissée de manière à former des cannelures transversales, à n'appliquer de la colle que sur les sommets des canne- lures, à utiliser une feuille de papier de revêtement lisse mobile, à appliquer cette feuille de revêtement mobile sur les sommets des cannelures de la feuille intermédiaire pour former une feuille mobile de papier gaufré simple face, et à faire prendre et durcir la colle en dirigeant un faisceau d'électrons dans une zone prédéterminée dans laquelle on fait avancer la feuille intermédiaire à cannelures et la feuille de revêtement lisse. L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-Joints dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe ver- ticale d'un appareil selon l'invention 3- la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, mais illustrant une seconde forme de réalisation de l'invention, et la figure 3 est une vue semblable à celle de la figure 1, mais illustrant une troisième forme de réalisation de l'invention. En se référant en détail aux dessins dans lesquels les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références, la figure 1 représente un appareil corres- pondant à une première forme de réalisation de l'inven- tion dans laquelle un châssis 11 supporte une machine à gaufrer simple face 10 et une machine à gaufrer double face 12 placées l'une au-dessus de l'autre Le châssis 11 est illustré schématiquement et peut prendre une grande variété de configurations On peut, si on le désire, prévoir des châssis séparés pour chacune des machines 10 et 12. Dans la machine à gaufrer simple face 10, une feuille intermédiaire 14 passe sur un générateur- de vapeur 16 puis sur un rouleau intermédiaire 18 pour être ensuite pincée entre les rouleaux de gaufrage 20 et 22 Ces rouleaux 20 et 22 présentent des cannelures longitudinales s'engrènent les unes dans les autres. Le rouleau de gaufrage 22 est de préférence du-type à aspiration, de manière à supprimer la nécessité d'utili- ser des doigts de retenue Une grande variété de rou- leaux de gaufrage à aspiration sont bien connus des spécialistes de 1-a question On utilise l'aspiration pour maintenir les cannelures en contact avec environ 1800 de l'autre surface périphérique du rouleau 22. Un récipient contenant de la colle 30 est supporté par le châssis Il audessous de la-hauteur des rouleaux de gaufrage 20, 22 La colle 30 est appli- quée par un ro 7 uleau applicateur 24 sur le sommet des -cannelures de la feuille intermédiaire 14 pendant que celle-ci est maintenue sur le pourtour extérieur du rouleau 22 Un rouleau d'étalement 26 muni d'une lame d'étalement 28 est associé au rouleau 24 L'agent de collage 30 n'est pas du type colle d'amidon classique, mais se compose de préférence de 100 % de matières solides (sans eau ni solvants) se présentant sous la forme d'un monomère. Une feuille de revêtement 32 peut arriver par la droite ou par la gauche, comme indiqué sur la figure 1, en passant autour d'un rouleau intermédiaire 34 La feuille de revêtement 30 est amenée en contact avec les sommets des cannelures de la feuille inter- médiaire 14 et maintenue dans cette position de contact par les rouleaux intermédiaires 40 montés dans le carter 38 A l'intérieur ou au voisinage du carter 38 est prévu un générateur de faisceau d'électrons 36 L'intérieur du carter 38 est de préférence rempli d'un gaz inerte tel que de l'azote à une pression d'environ 25 mm d'eau. Le gaz inerte est amené en permanence dans le carter 38 par le conduit 39 pour remplacer le gaz qui s'échappe. Suivant la vitesse de la feuille de papier gaufré, on introduit le gaz à un rythme de 0,5 à 1,5 r 3 par heure et par centimètre de largeur de feuille. Selon la théorie actuelle, l'effet de prise, de séchage et de durcissement est basé sur une réaction en chaîne de radicaux libres Les électrons excités provenant du faisceau, rompent les liaisons chimiques de la colle pour former des radicaux libres qui se combinent aux autres radicaux libres pour pro- duire en quelques millisecondes un réseau polymérisé à plus forte densité ou chaîne de monomères permettant d'obtenir une colle durcie Pour le bon niveau d'énergie et la bonne période d'exposition d'uréthanes et de polyesters. La vitesse d'impact des électrons à basse énergie conduit, avec l'aide des nuages d'électrons secondaires, à un séchage instantané sans production de chaleur excessive Lorsqu'on traite la colle avec une dose typique de 1 à 4 mrad, l'échauffement ne dépasse pas 5 à 10 %C Très souvent, on ne détecte aucune élé- vation de température dans la feuille de papier gaufré. L'énergie nécessaire pour faire durcir la colle ne dépasse généralement pas 4 kcal par kg de colle Ainsi, l'énergie nécessaire pour traiter et faire durcir la colle ne représente seulement que 1 à 2 % de l'énergie nécessaire pour faire sécher et traiter un solvant Le gaz inerte contenu dans le carter 38 empêche les radi- caux libres de se combiner à l'oxygène. La feuille gaufrée 42 sort par le haut de la machine à gaufrer simple face 10 pour s'enrouler sur un rouleau intermédiaire 44 puis passer sous un rouleau intermédiaire 46 Ainsi, les sommets des canne- lures se situant de l'autre côté de la feuille inter- médiaire 14, peuvent maintenant venir en contact avec le rouleau applicateur 48, ce dernier étant associé à un- rouleau d'étalement 50, de la même manière que celle décrite ci-dessus La colle 52 est appliquée aux sommets exposés des cannelures. La feuille de papier gaufré simple face 42 ainsi traitée passe autour des rouleaux intermé- diaires 54, 56 pour pénétrer dans le carter 58 de la machine à gaufrer double face 12 en passant par l'ouver- ture d'entrée 62 Le carter 58 comporte une ouverture de sortie 64 et contient une plaque de support 60 placée entre les ouvertures d'entrée et de sortie 62, 64. Une courroie sans fin 66 passe autour d'un certain nombre de rouleaux intermédiaires 68 de manière à venir juste au-dessus de la plaque de support Un rouleau de tension 69, réglable de façon classique, vient en contact avec la surface périphérique extérieure de la courroie 66 Un générateur de faisceau'd'électrons 70 est placé à l'intérieur du carter 58 et à l'intérieur de la boucle de la courroie 66 Le carter 58 contient de préférence un gaz inerte comme décrit ci-dessus Une feuille de revêtement de surface 72 pénètre dans le carter 58 par l'ouverture d'entrée 62 et vient se coller sur les sommets des cannelures de la feuille de papier gaufré simple face 42, sous l'action du générateur de faisceau d'électrons 70, comme décrit ci-dessus Cela permet d'obtenir une feuille de papier gaufré double face 73 sortant par l'ouverture 64 du carter 58. En plaçant la machine à gaufrer double face 12 juste au-dessus de la machine à gaufrer simple face 10, on économise beaucoup de place au sol On peut, si on le désire, placer la machine à gaufrer double face 12 en aval de la machine à gaufrer simple face 10 et à la même hauteur La combinaison de la machine à gaufrer simple face et de la machine à gaufrer double face illustrée sur les dessins permet de réduire d'au moins mètres la longueur de l'appareil de fabrication de papier gaufré L'appareil peut fonctionner aussitôt après un temps de chauffage préliminaire des rouleaux , 22 qui sont chauffés à la vapeur Un autre avantage de la disposition de la machine à gaufrer double face 12 juste au-dessus de la machine à gaufrer simple face , est que cela permet de supprimer le pont classique de l'art antérieur. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'invention identique à celle décrite ci-dessus, sauf sur les points ci-après, les mêmes élé- ments étant repérés par les mêmes références primées. Comme indiqué sur la figure 2, la machine à gaufrer simple'face 10 ' comporte un rouleau applicateur unique 24 ' sans rouleau d'étalement Une lame d'étalement est prévue pour nettoyer la surface du rouleau 24 ' De la même manière que ci-dessus, le rouleau applicateur 48 ' applique la colle 52 ' aux sommets des cannelures de la feuille de papier gaufré simple face 42 ' Dans la machine à gaufrer-double face 12 ', une courroie sans fin 74 passe autour des rouleaux intermédiaires 76 La course supérieure de la courroie 74 passe entre la plaque de support -60 et la feuille de papier simple face 42 '. La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle la combi- naison d'une -machine à gaufrer simple face et d'une machine à gaufrer double face est-désignée d'une façon générale par la référence 80 Une feuille intermédiaire 86 est entraînée par pincement entre les rouleaux de gaufrage 82, 84 Le rouleau 84 est de préférence du type à aspiration, comme décrit ci-dessus La colle 88 est appliquée aux sommets exposés des cannelures de la feuille intermédiaire 86, par un rouleau applicateur Un rouleau d'étalement 92 peut être prévu pour nettoyer la-surface du rouleau 90. Une feuille de revêtement de surface 94 se dévidant d'un rouleau, passe autour des rouleaux inter- médiaires 96, 98, 100, 102 pour venir ensuite en contact avec les sommets exposés des cannelures de la feuille intermédiaire 86 Le générateur de faisceau d'électrons amène l'agent de collage à coller les sommets des canne- lures de la feuille intermédiaire 86 à la feuille inter- -30 médiaire 94 tandis que ces cannelures restent en contact avec le pourtour extérieur du rouleau de gaufrage 84 pour former ainsi une feuille-de papier gaufré simple-face 106. Le générateur de faisceau d'électrons 104 est placé à côté ou à l'intérieur du cater 108. L'intérieur du carter 108 est rempli d'un gaz inerte comme décrit cidessus Ce gaz inerte est introduit en permanence dans le carter 108 par le conduit 109 La feuille de papier gaufré simple face 106 est entraînée autour des rouleaux intermédiaires 110 et 112 Pendant que la feuille passe sur le rouleau 110, la colle 114 est appliquée sur les sommets exposés des cannelures par le rouleau applicateur 116, ce dernier étant associé à un rouleau d'étalement 118. Ensuite, la feuille gaufrée ainsi traitée 106 pénètre dans le carter 108 et se colle à une feuille de revêtement de surface 120 sous l'action' du géné- rateur de faisceau d'électrons 104 Les rouleaux inter- médiaires 122 sont prévus dans le carter 108 pour supporter la feuille de papier gaufré double face 124. On remarquera que-la feuille 124 et tous ses éléments se déplacent de la gauche vers la droite Ainsi, la feuille intermédiaire 86 et les feuilles de revêtement 94, 120 se dévident de grandes bobines, non représentées, situées du côté gauche de l'appareil 80 de la figure 3. La feuille de papier gaufré double face 124 sort égàle- ment vers la droite de la figure 3 pour subir un traite- ment ultérieur classique en aval'de l'appareil. L'appareil 80 présente l'avantage de ne nécessiter qu'un seul générateur de faisceau d'électrons pour traiter la colle et former le collage entre la feuille intermédiaire 86 et la feuille de revêtement 94, ainsi qu'entre la feuille gaufrée 106 et la feuille de revêtement 120 Les colles 88, 114 sont les mêmes que celles décrites ci-dessus Les différents générateurs de faisceaux d'électrons utilisés ici sont des dis- positifs disponibles dans le commerce. L'invention présente comme autre avantage de supprimer le rouleau de pression classique de la machine à gaufrer simple face Les feuilles de revête- ment de surface 72, 72 ' peuvent être des feuilles pré- imprimées Du fait qu'il ne se produit aucune dégradation liée à une halte du mouvement du papier gaufré double face, comme c'était le cas dans les machines à gaufrer double face classiques, on peut tolérer une interruption pour changements d'ordres, ce qui permet d'obtenir de nouvelles configurations d'extrémités sèches. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Procédé de fabrication de papier gaufré, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à utiliser une feuille de papier intermédiaire mobile ( 14) plissée de manière à former des cannelures transversales, à n'appliquer de la colle ( 30) que sur les sommets des cannelures, à utiliser une feuille de papier de revêtement lisse mobile ( 32), à appliquer cette feuille de revêtement mobile ( 32) sur les sommets des cannelures de la feuille intermédiaire ( 14) pour former une feuille mobile de papier gaufré simple face ( 42), et à faire prendre et durcir la colle en dirigeant un faisceau d'électrons ( 36) dans une zone prédéterminée ( 38) dans laquelle on fait avancer la feuille intermédiaire à cannelures ( 14) et la feuille de revêtement lisse ( 32). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone ( 38) dans laquelle on fait prendre la colle, est remplie d'un gaz inerte sous pression. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise une colle ( 30)ne contenant absolument pas d'eau ou autre solvant. 40) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il utilise un générateur de faisceau d'électrons unique ( 104) pour faire prendre et durcir la colle en chacun des sommets de cannelures, dans une posi- tion située au voisinage d'un rouleau de gaufrage ( 84). ) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur de faisceau d'élec- trons se présente sous la forme de plusieurs éléments il séparés ( 36, 36 ', 70, 70 '), le second générateur de faisceau d'électrons ( 70, 70 ') se trouvant en aval du premier générateur de faisceau d'électrons ( 36, 36 '). ) Appareil selon la revendication 5, comprenant un carter ( 58) dans lequel passent une feuille de papier gaufré simple face ( 42, 42 ') et une feuille de revêtement de surface lisse ( 72, 72 '), appareil caractérisé en ce que le carter contient le second générateur de faisceau d'électrons et au moins une courroie sans fin ( 74) destinée à entraîner la feuille de revêtement de surface ( 72 ') et la feuille de papier gaufré simple face ( 42 '), dans le carter. ) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur de faisceau d'élec- trons ( 104) est placé à une hauteur inférieure et voi- sine de celle du rouleau de gaufrage ( 84). ) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 110, 112) pour guider la feuille de papier gaufré simple face ( 106) vers le bas, puis ensuite horizontalement de façon que les sommets exposés des cannelures se situent sur la surface inférieure de cette feuille de papier gaufré simple face ( 106), les moyens ( 122) d'amenée de la seconde feuille de revêtement de surface ( 120) étant disposés de manière à amener cette seconde feuille ( 120) en contact avec les sommets de la surface inférieure, à une hauteur comprise entre celle du second rouleau de gaufrage ( 84) et celle du générateur de faisceau d'élec- trons ( 104).