Brevet FR2653793A1 — publié le 19910503

La présente invention se rapporte au domaine des papiers absorbants, en ouate de cellulose notamment, à usage sanitaire comme papier toilette par exemple ou bien à usage domestique comme papier de ménage. Le brevet US 3,414,459 décrit une feuille de papier absorbant obtenue par l'association, dite pointes contre pointes, de deux feuilles, au moins, de papier en ouate de cellulose, gaufrées. Le motif de gaufrage consiste en des protubérances disposées en réseau régulier dont la densité est comprise entre 3 et 30 protubérances par cm2. Les protubérances, sur chaque feuille, sont obtenues par déformation mécanique entre un cylindre métallique gravé en relief selon le motif souhaité et un cylindre lisse en caoutchouc. Les protubérances sont disposées d'un même côté du plan de la feuille, ont une hauteur comprise entre 0,2 et 1 mm, et occupent entre 10 et % de la surface totale. Afin de lui donner la souplesse, la compressibilité et la douceur requises par l'application comme papier sanitaire et domestique, on applique un traitement mécanique de calandrage à la feuille double issue des cylindres de liaison, par lequel son épaisseur est réduite d'au moins 50 %. Ce traitement vise à réduire le module de compressibilité de la feuille double, c'est-à-dire la résistance à la déformation quand elle est soumise à une force de compression exercée perpendiculairement à son plan principal. Il s'ensuit qu'une personne manipulant la feuille ainsi traitée ressentira une impression de plus grande douceur et lui attribuera un caractère spongieux. Comme cela est rapporté dans le brevet susmentionné, on lie les deux feuilles en les faisant passer par l'intervalle de serrage ménagé entre les deux cylindres métalliques de gaufrage identiques. Ces derniers sont disposés en parallèle, et entraînés au moyen de courroies ou autres organes équivalents de manière que leurs vitesses de rotation soient égales et de sens opposé. On règle les organes d'entrainement de manière que les bossages viennent coïncider aussi exactement que possible dans l'intervalle de serrage. Le brevet admet implicitement que les cylindres métalliques sont gravés parfaitement et qu'il n'y a pas de variation dans la disposition des picots les uns par rapport aux autres. En réalité les techniques usuelles de gravure conduisent à deux types de décalage. Un décalage circonférentiel entre les picots disposés sur une même génératrice théorique du cylindre. Ainsi, pour un cylindre de 2,60 m de longueur on a mesuré un décalage circonférentiel de 5/10 mm entre les bossages extrêmes d'une même génératrice. Ce décalage est indépendant de la densité du motif. Un décalage axial le long de cette génératrice, dont, pour un certain mode d'usinage, l'amplitude varie selon une fonction périodique sinusoïdale avec une fréquence dépendant de la finesse du motif. Plus la finesse est grande plus la fréquence des oscillations le long de la génératrice est élevée. On a mesuré une amplitude maximale de 1/10 mm. Ces tolérances de fabrication n'ont pas d'incidence sur la qualité de la liaison entre les deux feuilles lorsque les picots ont une surface de contact relativement importante. En effet la probabilité est faible de voir deux picots de même indice sur les deux cylindres tellement décalés l'un par rapport à l'autre qu'ils n'assurent plus de liaison. Lorsqu'on transforme la double feuille obtenue selon ce procédé, en rouleaux de petite laize, 10, 20 ou 30 cm par exemple, on ne remarque pas de feuilles non liées. Cependant, lorsqu'on a voulu étendre cette technique d'association à des feuilles de papier en ouate de cellulose, préalablement gaufrées selon un motif fin o les surfaces de contact sont très faibles, on a constaté que des zones entières, formant de larges bandes orientées dans le sens machine, n'étaient pas liées. Après transformation en rouleaux de papier hygiénique par exemple, dont la laize est inférieure à la largeur de ces bandes, on obtient des produits découpés à l'intérieur de ces mêmes bandes, qui sont composés d'un enroulement de deux feuilles non liées. Il s'ensuit un pourcentage de rebut important. L'invention se propose de résoudre ce problème et a pour objet de fournir une feuille complexe dont on maîtrise l'étendue des zones o les deux feuilles ne sont pas liées du fait du désalignement des protubérances. L'invention se rapporte donc à une feuille complexe composée d'au moins deux feuilles de papier absorbant en ouate de cellulose, dont le grammage est compris entre 10 et 40 g/m2, obtenue notamment suivant un procédé consistant à gaufrer séparément par calandrage chacune desdites feuilles selon un motif constitué de protubérances, réparties selon un premier pas (P1sm, P2sm) dans une première direction et un deuxième pas (P1st, P2st) dans une deuxième direction formant un angle non nul avec la première, et dont l'extrémité éloignée du plan non gaufré comporte un méplat de liaison, lier les deux feuilles entre elles par lesdits méplats mis en coïncidence au moins partielle. Cette feuille complexe est caractérisée en ce que les pas (P1sm, P2sm) selon ladite première direction sont différents et sont liés par la relation 1 - 1 > i Psm P2sm - Ll L1 étant une valeur prédéterminée, correspond à la mesure d'un segment, quelconque, parallèle à la première direction, le long duquel on souhaite garantir l'existence d'au moins un point susceptible de constituer une liaison entre les deux feuilles quelle que soit la position relative des deux motifs. Ainsi, selon l'invention, avant de définir le pas de chaque motif selon la direction choisie, qui peut être, le sens machine de fabrication correspondant à la direction de défilement des feuilles - ou bien le sens travers qui lui est perpendiculaire, on se fixe tout d'abord l'étendue maximale des poches que l'on tolère sur la feuille complexe dans cette direction. Ensuite, cette valeur L1 étant déterminée, on choisit les motifs dont les pas satisfont à la condition requise. Cette condition résulte de l'observation suivante: quand on se déplace le long de la direction choisie, depuis un point de liaison o deux protubérances se chevauchent, on constate, dans le cas d'une implantation apparemment identique sur les deux feuilles, que les protubérances, qui se font face le long de cette direction, s'écartent progressivement les unes des autres jusqu'à ne plus coïncider, puis se rapprochent à nouveau. Lorsque la surface de contact entre deux protubérances est inférieure à un certain seuil, il n'a pas de liaison possible en cet endroit. En fait l'écart varie entre une valeur maximale d'un demi-pas et une valeur nulle. Ce défaut d'alignement est dû aux inévitables tolérances de fabrication. Un écart infime initial au niveau de deux reliefs adjacents devient observable par l'effet cumulatif et le nombre élevé de reliefs. En outre, lorsqu'on parvient dans une zone o les protubérances ne sont pas alignées, il faut compter un nombre de pas non négligeable avant de retrouver deux protubérances susceptibles de former une liaison. Cela explique la présence de larges poches non liées. Ce phénomène peut être comparé dans une certaine mesure aux phénomènes de battements observés lorsqu'on procède à la composition de deux vibrations sinusoïdales de même direction et de périodes légèrement différentes. L'analyse de ce phénomène montre que, toujours en se déplaçant dans la direction choisie (sm), lorsque le désalignement entre les reliefs redevient minimum, le nombre de pas, séparant les protubérances, depuis le dernier désalignement minimum est égal à n pour le motif (de pas P1sm) de l'une des feuilles et à (n + 1) pour celui (de pas P2sm) de l'autre feuille. On peut alors définir une distance PL satisfaisant aux deux relations: PL = nPl 1sm et PL = (n + 1) P2sm, avec (P1 > P2). En éliminant n entre elles, on obtient la relation équivalente 1 1 1 PL P2sm Plsm Cette distance PL, que l'on peut désigner par "pas de liaison", correspond donc à la distance séparant deux zones de la feuille complexe susceptibles de comporter une liaison entre les deux feuilles (pour chacune de ces deux zones la surface de contact entre les deux reliefs est suffisante pour constituer une liaison). L'invention repose donc sur la considération que les zones non liées étant comprises à l'intérieur d'un segment de longueur égale au pas de liaison des deux motifs, on peut réduire à volonté l'étendue de cette zone indésirable en réduisant la valeur du pas de liaison. Il suffit donc de choisir les pas de chaque motif de façon que le pas de liaison soit plus petit que l'étendue L maximale non liée, tolérée, compatible avec l'application à laquelle est destinée la feuille complexe et les contraintes liées à sa transformation. Il est certain que, sur cette distance, les points de liaison n'existent pas uniquement aux endroits o les protubérances présentent un écart minimum ou nul. Des points de liaison seront sans doute formés de part et d'autre de ces protubérances, dans la mesure o la surface de contact est suffisante. Mais l'invention apporte la garantie de l'existence d'au moins une liaison sur cette distance, ce qui suffit pour maintenir les deux feuilles solidaires. L'invention est d'application générale quel que soit le motif, mais elle présente un intérêt certain quand les feuilles sont gaufrées avec un motif fin, c'est-à-dire un motif dont la densité est supérieure à 20 protubérances par cm2 et inférieure à 300. On notera qu'au-delà de 300 la distance séparant les protubérances est trop faible pour permettre la déformation de la feuille de papier absorbant. La feuille est d'apparence lisse. Selon une caractéristique supplémentaire la surface des méplats est comprise entre 5 et 30 % de la surface de la feuille avant gaufrage. Selon une application particulière, la feuille complexe est produite en une bande de laize de 2,60 m, puis découpée dans le sens de la longueur en bandes de laize de 100 mm, pour être transformée en rouleaux de papier toilette dont la bande enroulée est prédécoupée, à intervalles réguliers, de manière à obtenir des feuillets de format 100 x 125 mm2. On choisit les pas des deux motifs de façon qu'au moins l'un des pas de liaison dans une direction SM ou ST soit inférieur à 100 mm. On garantit ainsi que chaque feuillet de format 100 x 125 comportera au moins un point de liaison. Il s'agit bien sûr de la condition minimale. Dans la pratique on préférera choisir un pas de liaison suffisamment petit pour que les feuillets soient liés en plusieurs points. Les pas peuvent être choisis très différents l'un de l'autre. Toutefois il s'ensuit alors une différence d'aspect sur les faces de la feuille complexe. Selon un mode particulier de réalisation, on impose une condition supplémentaire permettant d'éviter que la feuille présente un endroit et un envers: pour une même direction, le rapport entre les pas des motifs des deux feuilles est compris entre 1 et 2, de préférence entre 1 et 1,5. Conformément à un autre aspect de l'invention le nombre de points effectivement liés par collage est inférieur au nombre de points de la feuille susceptibles de constituer une liaison entre les deux feuilles. En effet pour réduire autant que possible la rigidité conférée à la feuille par la colle, il est possible de n'assurer qu'un encollage partiel compatible avec la contrainte d'obtenir un liage à l'intérieur de surfaces de format déterminé. D'autres caractéristiques et avantages seront développées dans la description qui suit: - la figure 1 représente en plan un motif de protubérances gravées sur un cylindre, - la figure 2 est une coupe selon II-II de l'arrangement de protubérances de la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique, en coupe transversale, d'une feuille complexe obtenue par l'association de feuilles gaufrées avec des motifs à pas différents conformément à l'invention, - la figure 4 est une vue en plan, à plus grande échelle, de la feuille complexe de la figure 3 sur laquelle on a visualisé les zones susceptibles de comporter des liaisons, - la figure 5 est une représentation schématique d'une installation de gaufrage et de liage. On a représenté sur les figures 1 et 2 un exemple de motif de gaufrage pour les deux feuilles de papier absorbant en ouate de cellulose. Les protubérances ou bossages (A) sont répartis uniformément selon deux directions: une première direction Psm et une deuxième direction Pst formant un angle non nul avec elle. Il peut s'agir commodément du sens machine et du sens travers. Dans le mode de réalisation représenté le motif est en quinconce, mais d'autres arrangements sont possibles. Sens machine, les protubérances sur chacune des deux feuilles sont réparties uniformément avec un premier pas, Plsm et P2sm respectivement, tandis que sens travers les pas sont P1st et P2st. On choisit Plsm différent de P2sm et P1st différent de P2st. Les protubérances présentent à leur sommet un méplat (B) dans un plan parallèle au plan de la feuille. Sur la figure 3, on a représenté, en coupe selon la direction ST, la feuille complexe obtenue après association des deux feuilles, pointes contre pointes. Quand on se déplace le long de la direction de la coupe à partir d'un point de liaison o les bossages se chevauchent, les points de liaison successifs sont plus ou moins solides selon le degré de chevauchement des bossages. Toutefois à une distance égale au pas de liaison PLst correspondant à n pas Plst et (n + 1) pas P2st, les bossages sont à nouveau superposés avec une surface maximale de contact. En choisissant une valeur PL suffisamment petite, on réduit ainsi la largeur des zones o les bossages ne sont pas en chevauchement suffisant pour assurer la liaison. Exemple On a réalisé une feuille complexe conforme à l'invention à partir de deux feuilles de papier absorbant en ouate de cellulose crépées, de même grammage: 15 g/m2, que l'on a gaufrées sur des cylindres dont les motifs sont constitués de protubérances ovales réparties en quinconce selon des pas sens machine Psm et sens travers Pst différents, et avec un rapport de densités proche de l'unité. Sens machine, la distance L1 sur laquelle on requiert la présence d'au moins une liaison, est 100 mm. Sens travers la distance L2 est 125 mm. Le rapport des densités entre les cylindres (5) et (1) est égal à 1,08. Cylindre 1 Cylindre 5 Pst (mm) 3,15 2,55 Psm (mm) 1,1 1,25 Densité du motif (par cm2) 58 62,7 Surface gaufrée 7 % 7 % Hauteur de protubérances (mm) 0,6 0,6 Le pas de liaison PLsm sens machine calculé est 9,16 mm, et le pas de liaison PLst sens travers: 13,38 mm. Après association, on a pu constater que la feuille complexe obtenue ne présentait aucun défaut de liaison. Les feuillets de format L1 x L2 = 100 x 125 mm2 que l'on a découpés à divers endroits étaient tous constitués de deux feuilles liées. On a représenté sur la figure 4 le résultat obtenu sur la feuille complexe, en ne faisant apparaître que les protubérances susceptibles de former une liaison au moins partielle. On constate que ces zones de liaison forment elles-mêmes un motif de pas PLst = 13,38 mm dans un sens et PLsm = 9,16 mm dans l'autre. La colle apportant une certaine rigidité à la feuille, on cherche à réduire autant possible la quantité apportée. Ainsi, on améliore la douceur de la feuille complexe en n'encollant que certaines des zones de liage définies dans le motif de la figure 5 par exemple. On réalise très simplement cet objectif en choisissant un cylindre d'encollage déposant la colle, sur une feuille, selon un motif compatible avec le motif de liage. On décrit ci-après une installation connue en soi, permettant de réaliser la feuille de l'invention. Sur la figure 5, on a représenté une première paire de cylindres (1, 3) comportant un cylindre métallique gravé (1) à la surface duquel sont implantés des reliefs selon le motif souhaité. Le cylindre métallique est entrainé en rotation autour d'un axe horizontal et est associé à un cylindre en caoutchouc (3) qui lui est parallèle, et avec lequel il ménage un intervalle de serrage (1-3). En passant dans cet intervalle, une feuille de papier absorbant en ouate de cellulose subit des déformations mécaniques permanentes par la pression exercée par les reliefs du cylindre métallique. L'installation comporte une deuxième paire de cylindres de gaufrage avec un cylindre métallique (5) de même diamètre et tournant dans le même plan horizontal que le cylindre (1), il coopére avec un cylindre en caoutchouc (7) pour le gaufrage. Les cylindres (1) et (5) ménagent entre eux un intervalle de serrage (1-5) et sont entrainés à des vitesses de rotation opposées, synchrones, de manière à rouler l'un sur l'autre sans glissement. L'installation comprend également un système d'encollage (10) avec cylindre applicateur (11) venant en appui sur le cylindre (1) en amont de l'intervalle de serrage (1-5). Un cylindre de transfert (13), transfère l'adhésif depuis un cylindre plongeur (15) sur le cylindre applicateur (11). Le cylindre plongeur (15) prélève la colle dans un bac. Les feuilles (20, 30) de papier absorbant à associer sont alimentées depuis des rouleaux (21, 31). La feuille (20) est guidée autour du cylindre en caoutchouc (3) et passe dans l'intervalle de serrage (1-3) dont elle ressort gaufrée, en épousant la surface en relief du cylindre métallique (1). Le cylindre applicateur (11) dépose ensuite de la colle, en quantité dosée, sur la surface des protubérances de la feuille, formant méplats. La deuxième feuille (30) subit également un traitement mécanique de gaufrage, par passage dans l'intervalle de serrage (5-7), puis est associée à la feuille (20) dans l'intervalle de serrage (1-5). La feuille complexe qui en résulte est mise en rouleau en attendant d'être transformée ultérieurement. REVENDICATIONS 1. Feuille complexe composée d'au moins deux feuilles de papier absorbant en ouate de cellulose, dont le grammage est compris entre 10 et 40 g/m2, obtenue notamment suivant un procédé consistant à gaufrer séparément par calandrage chacune desdites feuilles selon un motif constitué de protubérances, réparties selon un premier pas (Plsm, P2sm) dans une première direction et un deuxième pas (P1st, P2st) dans une deuxième direction formant un angle non nul avec la première, et dont l'extrémité éloignée du plan de la feuille non gaufrée comporte un méplat de liaison, lier, notamment par collage, les deux feuilles entre elles par lesdits méplats mis en coïncidence au moins partielle, caractérisée en ce que les pas (P1Sm, P2sm) selon ladite première direction sont différents et sont liés par la relation 1 1 [ 1 Plsm P2sm - L1 o L1 est une valeur prédéterminée, correspondant à la mesure d'un segment le long duquel on souhaite garantir l'existence d'au moins un point susceptible de constituer une liaison entre les deux feuilles, quelle que soit la position relative des deux motifs. 2. Feuille complexe selon la revendication i caractérisée en ce que les pas (Plst, P2st) selon ladite deuxième direction sont également différents, et choisis en fonction d'une deuxième valeur L2 prédéterminée. 3. Feuille complexe selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les valeurs Li et L2 correspondent au format de feuillets rectangulaires, élémentaires que l'on souhaite découper dans ladite feuille complexe. 4. Feuille selon l'une des revendications 1 et 3 caractérisée en ce que les pas (Plsm, P2sm) et/ou (Plst, P2st) sont déterminés de telle façon que le rapport des pas entre le motif le plus dense et le motif le moins dense soit compris entre i et 2, de préférence entre i et 1,5. 5. Feuille selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la densité des motifs est comprise entre 20 et 300 protubérances au cm2. l 6. Feuille selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la surface des méplats est comprise entre 5 et 30 % de la surface de la feuille avant gaufrage. 7. Feuille selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que la géométrie des protubérances est différente sur les deux feuilles. 8. Feuille selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que le nombre de points effectivement liés par collage est inférieur au nombre de points de la feuille susceptibles de constituer une liaison entre les deux feuilles.