Brevet FR2700496A1 — publié le 19940722

PROCEDE DE GAUFRAGE D'UNE FEUILLE A UN OU PLUSIEURS PLIS, FEUILLE DE PAPIER GAUFRE L'invention se rapporte au domaine des produits fibreux, notamment des papiers sanitaires et domestiques, en ouate de cellulose. I1 concerne un procédé de gaufrage d'une feuille à un ou plusieurs plis, ainsi qu'une feuille de papier gaufré dans le but d'une utilisation comme papier hygiénique, serviette ou essuie-tout en particulier. Dans l'industrie du papier sanitaire et domestique, on cherche à réaliser des produits qui présentent du bouffant car ce caractère est associé par l'utilisateur aux propriétés d'absorption, de douceur et d'aspect. On augmente le bouffant en gaufrant la feuille et, le cas échéant, en confectionnant une feuille à partir de deux ou plusieurs plis gaufrés. On connaît le brevet US 3556907 qui enseigne un mode de fabrication de papier, notamment, à deux plis ou feuilles élémentaires de papier crêpé. Les plis sont gaufrés séparément, avec des protubérances ou bossages sur une face, et sont combinés par rapprochement desdites faces l'une de l'autre avec emboîtement des protubérances ; l'installation comprend deux unités de gaufrage, chacune avec un cylindre acier et un cylindre caoutchouc, et un cylindre marieur distinct des cylindres de gaufrage. Le cylindre marieur, en caoutchouc, coopère avec l'un des cylindres métalliques pour assurer l'association des plis.La feuille qui a été gaufrée par le cylindre non en contact avec le cylindre marieur subit, du fait de sa capacité à s'allonger, une déformation, légère mais notable, au moment où elle est décollée de son cylindre pour venir sous le cylindre marieur. I1 est de ce fait nécessaire de prévoir un espacement suffisant entre les protubérances pour permettre leur emboîtement. La densité maximale admissible est ainsi limitée. En effet, une forte densité entraînerait le chevauchement des protubérances. Dans la pratique, on trouve des produits à 12 protubérances par cm2 au maximum bien que le brevet en autorise jusqu'à 30 au cm2. Le brevet US 3940529 décrit un produit absorbant à deux plis. Les plis présentent chacun un motif réalisé par gaufrage avec des zones en dépression et des zones en relief. Les zones en relief sur un pli sont disposées entre les zones en relief de l'autre pli, et la liaison est réalisée par soudage mécanique des flancs entre le fond et le sommet des reliefs. Ce soudage mécanique entraîne une perte de résistance mécanique avec perforation de la feuille à ce niveau. L'installation comprend deux cylindres gaufreurs métalliques, pourvus de reliefs ou picots, s'engrenant l'un dans l'autre. L'écartement entre les reliefs élémentaires est inférieur à leur largeur de façon que la feuille soit fortement comprimée le long des flancs de ces reliefs, et soudée. Le brevet US 4325773 décrit un mode d'assemblage de deux plis où ces derniers ont été préalablement gaufrés séparément. Les deux cylindres gaufreurs, engrenant l'un dans l'autre, assurent l'association des plis. On observe que le motif de gaufrage est constitué de reliefs de forme allongée relativement espacés les uns des autres. Le brevet US 4759967 décrit un mode de gaufrage pour une feuille multiple consistant à lier les plis entre eux préalablement au moyen d'une pulvérisation d'adhésif puis à gaufrer la feuille entre deux cylindres gaufreurs métalliques. Le motif de gaufrage sur les cylindres est constitué de cavités alternant avec des zones en relief par rapport au plan de la surface. Les deux cylindres engrènent l'un dans l'autre, les reliefs d'un cylindre venant en prise dans les cavités du second. I1 est à noter que ces cylindres ont été gravés de façon conjuguée. L'examen de cet art antérieur montre que, jusqu'à présent, on a réalisé des produits gaufrés dont l'épaisseur apparente, c'est à dire la distance séparant les deux faces de la feuille n'est pas constante. Sur les produits de type à plis emboîtés, "nested", l'épaisseur el au niveau des zones de collage des plis, égale à la somme des épaisseurs des plis, est inférieure à celle e2 des zones, intermédiaires entre deux zones de collage, qui forment des poches d'air. L'invention a pour objet un procédé de fabrication par gaufrage d'une feuille à au moins un pli selon lequel on engage celle-ci entre deux cylindres métalliques pourvus de protubérances, entraînés en rotation par des moyens connus en soi, et s'engrenant l'un dans l'autre avec un jeu el entre le sommet des protubérances d'un cylindre et la surface du cylindre en vis-à-vis, et un jeu e2 entre les flancs de deux protubérances adjacentes. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on détermine el et e2 dans le sens travers par rapport au sens machine de telle façon que le rapport el/e2 soit compris entre 0,8 et 1. Grâce à l'invention on obtient une feuille combinant l'avantage d'un gaufrage caoutchouc/acier et d'un gaufrage acier/ acier c'est-à-dire une feuille dont l'épaisseur est sensiblement uniforme, tout en présentant une douceur améliorée par l'effet du calandrage produit sur le sommet des zones en relief de la feuille. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on réalise une feuille à au moins deux plis en amenant au moins l'un des deux plis à épouser la surface de l'un des cylindres en l'appliquant au moyen d'un cylindre caoutchouc. En particulier. on peut conformer les deux plis au préalable et les coller en déposant un adhésif sur au moins une partie des zones en relief sur les cylindres avant leur association. Selon une autre caractéristique. le jeu el est compris entre 5/100 et 5/10 mm et correspond au plus à la somme des épaisseurs des plis constituant la feuille. On réalise de la sorte une feuille à deux plis au moins, qui, par rapport à une feuille de l'art antérieur du type emboîté, "nested", peut comprendre un nombre de bossages plus important. I1 s'ensuit une meilleure résistance à l'écrasement. Par ailleurs on peut obtenir des rouleaux de diamètre inférieur pour une même longueur de feuille, ce qui réduit le volume au stockage. Enfin, l'effet de calandrage produit par le contact avec les deux cylindres métalliques procure de la douceur au toucher. L'invention est décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins sur lesquels La figure 1 représente en coupe une feuille à deux plis de l'art antérieur. La figure 2 représente en coupe la combinaison de deux cylindres conjugués de l'art antérieur. La figure 3 représente une installation permettant la mise en oeuvre de l'invention pour la réalisation d'une feuille à un pli ou à plusieurs plis préalablement liés. La figure 4 représente une vue en coupe selon IV de la figure 3. La figure 5 représente une installation permettant la mise en oeuvre de l'invention pour la réalisation d'une feuille à au moins deux plis. La figure 6 représente une vue en coupe selon VI de la figure 5. La figure 7 représente un autre mode de réalisation pour la réalisation d'un papier 3 plis. La figure 1 représente, en coupe transversale, une feuille 1 de l'art antérieur à deux plis 2 et 3 emboîtés l'un dans l'autre. Le mode de fabrication d'une telle feuille est enseigné par exemple dans le brevet US 3556907. Le pli 2 comporte des bossages 4 obtenus par gaufrage. ces bossages sont espacés régulièrement les uns des autres et tournés vers le pli 3 qui comporte également des bossages 5, tournés vers le pli 2. Ceux-ci sont emboîtés entre les bossages 4. L'écartement entre les bossages 4 et 5 est suffisant pour ménager un vide 6 entre eux. L'épaisseur de la feuille varie entre une valeur minimale el à l'endroit où les bossages d'un pli sont en contact avec le pli opposé, et une valeur e2 entre deux bossages adjacents. Dans la pratique, pour un papier absorbant à usage d'essuie-tout, le rapport el/e2 est faible, de l'ordre de 0,1. En effet el correspond à l'épaisseur des 2 plis de papier crêpé absorbant, par exemple 0,2 mm et e2 a été mesuré à 1,85 mm. I1 est connu également de réaliser des gaufrages par engagement de la feuille à gaufrer entre deux cylindres métalliques engrenant l'un dans l'autre. A la connaissance de la Demanderesse, la façon dont sont gravés les cylindres dans cette hypothèse conduit à la réalisation de produits dont l'épaisseur n'est pas uniforme. La Figure 2 représente l'intervalle de gaufrage de deux cylindres, en coupe dans le plan passant par l'axe des deux cylindres. Le cylindre métallique 7 comporte des projections radiales 8 régulièrement réparties en surface ; de même le cylindre 7' comporte des projections 8' de même dimension. La technique usuelle de gravure d'une paire de tels cylindres consiste à graver un premier cylindre au moyen d'une molette en un matériau plus dur que celui du cylindre. Une fois ce premier cylindre réalisé, on grave le second cylindre au moyen du premier de façon à obtenir deux motifs conjugués qui s'imbriquent parfaitement l'un dans l'autre. Lorsqu'on associe les deux cylindres, dans une machine de gaufrage, on les place parallèlement l'un à l'autre avec un jeu correspondant sensiblement à l'épaisseur de la feuille à gaufrer. La coupe de l'intervalle de gaufrage entre les deux cylindres à la figure 2 montre que la distance el entre le sommet d'un picot et le fond de la gravure qui lui fait face est supérieure à la distance e2 séparant les flancs de deux projections adjacentes mesurée sensiblement à mi-hauteur des picots. On a présenté schématiquement sur la figure 3 une installation de gaufrage 10 d'une feuille à un pli ou d'une feuille multiple préalablement liée, avec deux cylindres 11, 12 disposés en parallèle et entraînés par des moyens conventionnels dans le sens des flèches. Les cylindres 11, 12, métalliques ou en un autre matériau équivalent, sont pourvus, sur la surface, de picots 13, 14, s'étendant radialement vers l'extérieur. Les cylindres sont positionnés l'un par rapport à l'autre de façon à venir s'engrener l'un dans l'autre, les picots 13 du cylindre 11 venant se placer entre les picots 14 du cylindre 12 dans l'intervalle de gaufrage. La feuille 15 de papier crêpé est engagée entre les cylindres 11 et 12 et en émerge en présentant sur chaque face des bossages correspondant aux picots des cylindres. La figure 4 est une vue agrandie d'une coupe réalisée par un plan passant par l'axe des deux cylindres et représente une configuration des picots conforme à l'invention. Les picots sont identiques sur les deux cylindres et sont répartis selon le même motif avec des pas sens marche, respectivement sens travers, identiques. Le sens marche est celui de la direction du défilement de la feuille , les lignes de crêpage lui sont perpendiculaires. On définit le sens travers comme formant un angle de plus ou moins 450 par rapport à la perpendiculaire au sens marche. Dans le cas particulier représenté, le motif présente un sens travers perpendiculaire au sens marche. Les picots ont une hauteur comprise entre 0,5 et 1,5 mm. Comme on peut le voir sur la figure, l'intervalle de gaufrage entre les deux cylindres est égal à el entre le sommet des picots 13 du premier cylindre et le fond de la gravure entre les deux picots 14 adjacents du deuxième cylindre. I1 est égal à e2 entre les flancs de deux picots 13 et 14 adjacents. Dans un souci de simplification on suppose que les picots sont symétriques par rapport à leur axe. Le jeu el est fonction de l'écartement que l'on a fixé entre les deux cylindres. La valeur du jeu e2 dépend, quant à elle, des paramètres géométriques des picots. Ainsi, pour un pas P du motif donné, il est fonction de l'angle au sommet a des picots ainsi que de leur largeur L au sommet. Dans la pratique l'angle a est compris entre 25 et 350 et la largeur au sommet est 0,1 et 1,2 mm. Conformément à l'invention, on détermine el et e2 de façon que le rapport el/e2 soit inférieur ou égal à 1 et supérieur à 0,8. De préférence, la valeur el sera choisie au plus égale à l'épaisseur de la feuille à gaufrer. On assure ainsi un calandrage de la feuille au niveau du sommet des bossages obtenus, procurant une douceur améliorée au toucher. On a représenté sur la figure 5 une installation de gaufrage pour la formation d'une feuille à deux plis. Cette installation en soi de type classique comprend deux cylindres 111, 112, en métal ou en un matériau équivalent, disposés en parallèle et entraînés par des moyens conventionnels dans le sens des flèches. Comme dans le mode de réalisation précédent, les cylindres 111 et 112 sont pourvus de picots 113, 114 s'étendant radialement vers l'extérieur et s'engrenant l'un dans l'autre. Un cylindre presseur 119, 120 à revêtement en caoutchouc, ou autre matériau élastomère, est associé à chacun des cylindres 111 et 112. Deux plis de papier crêpé 115, 115' sont engagés respectivement entre les cylindres 111 et 119, et 112 et 120 et sont pressés sur leur cylindre gaufreur respectif dont ils épousent le relief. Un dispositif d'encollage 121, également connu en soi, dépose une substance adhésive sur les sommets des zones en relief du pli 115, puis les deux plis sont entraînés dans l'intervalle de gaufrage entre les deux cylindres 111 et 112 où ils s'associent en une feuille. Cette feuille 115115' est ensuite transformée en produit fini tel que par exemple en essuie-tout ménager. La figure 6 représente une vue agrandie d'une coupe réalisée selon un plan passant par l'axe des deux cylindres 111 et 112. Comme on le voit sur cette figure, les deux plis 115, 115' épousent sensiblement le contour des picots 113 et 114 respectivement. Le jeu entre les deux cylindres est égal à el entre les sommets des picots et le fond de la gravure qui lui fait face. I1 est égal à e2 au niveau des flancs. Conformément à l'invention, on détermine le jeu el de façon qu'il soit au plus égal à l'épaisseur des deux plis de façon à assurer d'une part la liaison par collage à ce niveau, d'autre part une action de calandrage. En outre, la géométrie des picots est déterminée de façon que le rapport el/e2 soit compris entre 0,8 et 1. On assure ainsi la formation d'une feuille, où la poche d'air est réduite. Dans le sens machine on est amené à accepter un écart e2 plus important afin d'assurer un roulement satisfaisant des cylindres l'un sur l'autre. Ainsi, dans le sens machine, on a déterminé la valeur du rapport el/e2 de façon qu'elle soit comprise entre 0,2 et 1. En particulier, celle-ci doit être comprise entre 0,2 et 0,5. On a représenté sur la figure 7 un mode de réalisation d'une feuille à 3 plis. L'installation est semblable à celle de la figure 5. Chaque élément commun a été désigné par la même référence. Elle comporte un encolleur supplémentaire 122 et une alimentation en papier 115. Chacun des encolleurs 121, 122 dépose une substance adhésive sur au moins une partie des sommets des reliefs des plis 115 et 115'. Ceux-ci sont appliqués contre les cylindres métalliques 111 et 112 au moyen des cylindres caoutchouc 119, 120. Les deux plis 115, 115' sont entraînés dans la direction des flèches jusque dans l'intervalle d'engrènement des deux cylindres 111 et 112. Un troisième pli 115" est entraîné entre les deux pli 115, 115' au moment de leur engagement dans ledit intervalle. Grâce à l'invention, avec el/e2 et el inférieur ou égal à la somme des 3 épaisseurs de pli, on assure la liaison des plis 115 avec 115" et 115" avec 115'. REVENDICATIONS 1) Procédé de gaufrage d'une feuille de papier crêpé à au moins un pli selon lequel on engage celle-ci entre deux cylindres métalliques pourvus de protubérances, entraînés en rotation par des moyens connus en soi, et s'engrenant l'un dans l'autre avec un jeu el entre le sommet des protubérances d'un cylindre et la surface en vis-à-vis de l'autre cylindre, et un jeu e2 entre les flancs de deux protubérances adjacentes, caractérisé en ce que l'on détermine el et e2 dans le sens travers par rapport au sens de défilement de papier de façon que le rapport el/e2 soit compris entre 0,8 et 1. 2) Procédé de gaufrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on détermine el et e2 dans le sens machine de défilement du papier de façon que le rapport el/e2 soit compris entre 0,2 et 1 et de préférence entre 0,2 et 0,5. 3) Procédé de gaufrage d'une feuille à au moins deux plis, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on amène au moins l'un des deux plis à se conformer préalablement à la surface de l'un desdits cylindres en l'appliquant sur celui-ci au moyen d'un cylindre à revêtement caoutchouc. 4) Procédé, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on applique les deux plis séparément sur les cylindres métalliques au moyen de cylindres à revêtement caoutchouc. 5) Procédé, selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on dépose une substance adhésive sur au moins une partie des zones en relief avant engagement des plis entre les deux cylindres métalliques. 6) procédé de gaufrage d'une feuille de papier crêpé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le jeu el est compris entre 5/100 et 5/10 mm et correspond au plus à la somme des épaisseurs des plis constituant la feuille. 7) Procédé de gaufrage selon la revendication, précédente caractérisé en ce que le nombre de protubérances est supérieur à 12 au cm2. 8) Feuille gaufrée de papier absorbant crêpé, à au moins un pli, comportant sur chaque face des bossages alternant avec des zones en dépression, lesdites zones en dépression d'une face correspondant aux bossages de l'autre face, le gaufrage ayant été obtenu par engagement entre deux cylindres métalliques pourvus de protubérances et engrenant l'un dans l'autre, caractérisée en ce que la feuille présente une surface calandrée au niveau des sommets des bossages. 9) Feuille gaufrée de papier absorbant crêpé à deux plis, selon la revendication 8, comportant sur chaque face des bossages alternant avec des zones en dépression, lesdites zones en dépression d'une face correspondant aux bossages de l'autre face caractérisée en ce que les plis sont liés dans la zone du sommet d'au moins une partie des bossages d'une face et en ce que les deux plis ne forment pas de poches d'air entre eux.