Brevet FR2761252A1 — publié le 19981002

SYSTEME DE DISTRIBUTION DE FEUILLES UNE A UNE. L'invention se rapporte à la distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux, tel qu'un chiffon d'essuyage, une serviette ou un essuie-mains en papier ou en nontissé, que l'on dévide à partir du centre d'une bobine de ce dernier et au travers d'un orifice de distribution de forme conique par exemple. On connaît des serviettes, essuie-mains ou chiffons d'essuyage en papier qui se présentent sous la forme d'une bande continue enroulée en bobine. Des prédécoupes transversales à distance fixe le long de cette bande délimitent des coupons que l'on peut détacher les uns après les autres. Chaque coupon peut être ainsi utilisé individuellement. Dans les collectivités, on utilise par exemple des bobines de relativement grande capacité logées à l'intérieur de boîtiers. Ceux-ci sont pourvus d'un organe provoquant la coupe par déchirure du matériau et sa distribution. L'invention concerne les systèmes de distribution du type à dévidage central. Dans un tel système le rouleau est sans mandrin lors de son utilisation, et la feuille est tirée depuis son centre au travers d'un organe de distribution à section réduite. Ce dernier a par exemple la forme d'un tronc de cône creux dont le plus petit diamètre est tourné vers l'extérieur. La feuille pénètre dans la pièce tronconique par son plus grand diamètre puis est extraite par traction au travers de l'orifice opposé, de diamètre plus petit. Ce dernier produit une certaine résistance à la traction exercée par l'utilisateur. Sa section est choisie de telle façon que lorsque l'utilisateur tire sur la feuille, il se produit une rupture au niveau de la prédécoupe entre un coupon déjà extrait du cône et le suivant encore engagé à l'intérieur de la pièce. Ainsi on libère un coupon après l'autre. La force nécessaire pour extraire la feuille à travers le cône étant supérieure à la force nécessaire pour déchirer les tenons de la zone prédécoupée, la séparation entre deux feuilles successives est assurée dès que la première est entièrement sortie du cône. La force de déchirure de la prédécoupe dépend de deux facteurs essentiellement : de la résistance à la rupture de la matière à distribuer et du pourcentage de tenons définis entre les perforations de la prédécoupe. La force d'extraction dépend de plusieurs paramètres: - l'état de surface, le grammage et l'épaisseur de la matière à distribuer, - la laize de la bobine, le nombre de plis qui composent la feuille; en particulier la quantité de matière traversant le cône est directement proportionnelle à la laize de la bobine, - la matière constituant le cône et son état de surface, - le diamètre de l'orifice de sortie du cône. En particulier, concernant ce dernier paramètre, on connaît le brevet US 4905868 qui porte sur le cône d'un distributeur de papier à dévidage central. Selon ce brevet, l'orifice de sortie du cône comprend au moins une portion que l'on peut enlever. On peut ainsi ajuster la section de l'orifice de sortie notamment à l'épaisseur du papier utilisé, un deux ou trois plis. Selon le brevet US 5246137, on règle la dimension de l'orifice de sortie au moyen d'inserts convenablement choisis. La pièce tronconique subit une érosion importante en cours d'utilisation en raison du caractère abrasif de l'ouate de cellulose. Très rapidement, du fait de l'augmentation de la section de l'orifice de sortie, les forces de friction s'opposant au passage de la feuille diminuent. Il arrive alors un moment où l'utilisateur rencontre moins de résistance lorsqu'il tire sur la feuille. Il s'ensuit que la feuille ne se rompt plus systématiquement le long de la ligne de prédécoupe. L'efficacité du distributeur est ainsi fortement réduite. Une solution pourrait consister à réparer le cône au moyen d'un insert selon le document ci-dessus cité. Une autre solution connue par le brevet US 5310083 consiste à retarder l'usure de la partie conique en prolongeant cette dernière par une portion cylindrique. La surface de contact de la feuille étant augmentée dans la zone où se produit une forte friction, I'usure de la paroi est diminuée. Un objet de la présente invention est de proposer un nouveau système de distribution feuille à feuille d'un matériau fibreux, du type comprenant une bande continue dudit matériau enroulée en une bobine, les feuilles étant définies par des prédécoupes transversales, et un cône de distribution avec un orifice de sortie de diamètre (S) au travers duquel les feuilles sont extraites une à une. Un autre objet de la présente invention est de proposer un système de distribution dont l'efficacité, c'est à dire le taux de réussite d'extraction une à une des feuilles, est augmentée et supérieure ou égale à 90 %. Un autre objet de la présente invention est d'assurer un fonctionnement optimum du système de distribution pendant une plus longue période d'utilisation, malgré l'usure de la paroi du cône par le frottement de la matière fibreuse. Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution permettant l'utilisation de divers matériaux pour la réalisation du cône, la précision concernant le diamètre du cône étant en effet de moindre importance. Un autre objet de l'invention est de proposer un système de distribution susceptible d'être adapté à tout type de produit en ouate de cellulose ou en nontissé, présenté sous la forme de bobine à dévidage central. Le système de distribution conforme à l'invention est caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est choisi à une valeur d'au plus 30 % supérieure à celui qui constitue la limite de machinabilité du dit matériau fibreux et en ce que le diamètre de l'orifice de sortie (S) du cône est compris entre une valeur minimale correspondant à une force d'extraction juste supérieure à la force de rupture dudit matériau et une valeur maximale correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à90%. De préférence ce taux est choisi à une valeur d'au plus 20 % supérieure à celui qui constitue la dite limite de machinabilité. En particulier l'invention se rapporte à la distribution d'ouate de cellulose à deux plis ou plus, notamment de grammage compris entre 15 et 45 g/m2 par pli, en particulier entre 18 et 25 g/m2. Pour de tels produits le taux de tenons approprié est compris entre 14 et 30 % et de préférence entre 14 et 18 %. Cela correspond alors à la distribution au travers d'un organe de distribution dont le diamètre est compris entre 8 et 1 1 mm de préférence entre 9 et 10 mm. Dans la présente demande les différents termes et expressions sont définis comme suit - Matériau fibreux désigne en particulier l'ouate de cellulose crêpée ou non crêpée, fabriquée à partir de pâte à papier vierge ou de pâte désencrée, en un ou plusieurs plis, et dont le grammage peut, pour chacun des plis, varier de 15 à 45 g/m2. Cette expression comprend aussi les produits nontissés, par exemple du type air-laid constitués essentiellement de fibres papetières, fabriqués par voie sèche ou par voie humide, et liés par tout moyen connu, par exemple par un latex réticulable à chaud ou un autre liant tel qu'un liant thermofusible. Le grammage de ces produits nontissés peut varier de 30 à 90 g/m2. - La prédécoupe est une succession de perforations alignées, ici dans le sens transversal au déroulement de la feuille, ménageant entre elles des tenons. Le taux de tenons est égal au rapport de la somme des largeurs de l'ensemble des tenons d'une prédécoupe sur la largeur de la laize de la feuille; - La limite de machinabilité correspond au taux de tenons en dessous duquel la feuille se rompt en fabrication pendant l'opération précédent l'enroulement de la feuille. En effet, la prédécoupe est réalisée pendant l'opération de transformation de la feuille avant qu'elle ne soit mise en rouleau. Les efforts de traction auxquels la feuille est soumise à ce moment peuvent entraîner sa rupture dans la zone où elle présente une plus grande faiblesse. Il s'agit précisément de la zone de prédécoupe. Le taux de tenons doit donc être suffisant compte tenu du matériau pour que la feuille ne se rompe pas au cours de l'enroulement. - Le cône est un organe de distribution en soi connu dans le présent domaine technique. I1 est en forme générale de tronc de cône creux servant de guide à la feuille pendant son extraction et assurant un serrage de celle-ci à son passage par l'orifice de sortie de plus petit diamètre. Le cône peut être prolongé d'une portion cylindrique ou avoir toute autre forme équivalente, dans la mesure où il remplit la même fonction. Il peut être métallique ou en matière plastique tel que l'ABS, le polypropylène ou autre matériau équivalent. - - La force d'extraction est la force de traction qu'il faut exercer sur la feuille pour la faire glisser au travers du cône. - L'efficacité est, exprimée en pourcentage, égale au nombre de fois, où, en tirant sur l'extrémité libre de la feuille sortant du cône, on a séparé celle-ci de la suivante, convenablement le long de la ligne de prédécoupe et immédiatement en aval du sommet du cône. Ainsi une efficacité de 90 % signifie que sur 100 essais d'extraction au travers du cône, on a réussi à séparer convenablement 90 feuilles une à une. Les dix restant pouvant correspondre à une rupture en dehors de la ligne de prédécoupe ou bien à l'entraînement de plusieurs feuilles avant qu'il y ait rupture. L'invention sera mieux comprise avec la description d'un mode réalisation qui suit, accompagnée des dessins et schémas sur lesquels - la figure 1 représente, vu en coupe, un boîtier contenant une bobine de matériau fibreux avec un cône de distribution. - la figure 2 représente des courbes montrant la variation de l'efficacité du système de distribution en fonction du diamètre du cône et pour plusieurs valeurs du taux de tenons. Sur la figure 1 on a représenté un système de distribution conventionnel du type à dévidage central et cône de distribution. La bobine (1) d'ouate de cellulose ou autre matériau fibreux est contenue dans un boîtier (3) comprenant un orifice central (31) sur sa plaque de fond. Un cône (5), percé à ses deux extrémités, est disposé sur le fond du boîtier et communique avec l'orifice (31). Le sommet (S) de petit diamètre du cône constitue l'orifice de distribution du matériau fibreux. La bobine ne comporte pas de mandrin et est dévidée par son centre. Ce système de distribution connu en soi fonctionne de la manière suivante. On libère l'extrémité intérieure de la feuille continue constituant la bobine (1) et on la glisse à l'intérieur du cône de façon à la faire ressortir par son orifice de petit diamètre. La feuille est prédécoupée transversalement à intervalles fixes. Lorsqu'on tire sur l'extrémité libre de la feuille, celle-ci va se rompre le long d'une ligne de prédécoupe, après que la prédécoupe a passé l'orifice de petit diamètre du cône. En effet si le système est convenablement dimensionné, la force avec laquelle on tire sur la feuille pour la faire glisser à l'extérieur du cône excède la résistance à la rupture de la prédécoupe. Lorsque celle-ci est entraînée hors du cône, elle n'est plus soutenue et se rompt. On comprend qu'un compromis soit nécessaire pour que le système fonctionne convenablement. Si la résistance à la rupture de la prédécoupe est trop élevée, il ne se produira pas de rupture et on dévidera plusieurs coupons sans séparation des feuilles individuelles entre elles. Il en va de même si l'orifice (S) est trop large. C'est pour cette raison qu'il est nécessaire de changer régulièrement cette pièce dans le cas où l'on utilise de l'ouate de cellulose ou des nontissés car ce sont des matériaux très abrasifs. Le choix de la dimension initiale de l'orifice est guidé par les caractéristiques du matériau fibreux, en particulier son épaisseur, la laize de la bobine et sa résistance. Il ne doit pas être trop petit pour éviter que l'on soit amené à exercer une trop forte traction sur la feuille. Cela est pénible pour l'utilisateur d'une part, et peut entraîner la rupture de la feuille prématurément d'autre part. Inversement il ne doit pas être trop large pour la même raison que rapportée plus haut à propos de l'usure On a constaté avec surprise que l'on pouvait augmenter la durée d'utilisation du cône en choisissant la prédécoupe avec une résistance à la rupture prédéterminée. En effet des essais ont montré que si la résistance à la rupture est choisie la plus faible possible, compte tenu des contraintes de machinabilité, la force nécessaire à l'extraction du coupon peut être diminuée. Ainsi la plage de diamètres compatibles est plus large. Il s'ensuit une durée d'utilisation du cône de distribution plus longue, fonction de la rapidité à laquelle le cône s'use. On a procédé à des essais d'extraction à partir d'un distributeur standard mais avec des cônes de différents diamètres et différents produits en ouate de cellulose à deux plis: Les produits étaient les suivants: PRODUIT A B C D E Grammage (g/ m2) 2x20 : 2x20 2x21 2x23 2x22.5 Largeur laize (mm) 210 210 245 200 200 Epaisseur (1/100 mm) 110 115 110 96 155 Pre;dëcöüpë: ..... + . force de rupture (cN) 370 400 720 1100 i 680 %tenons 14 20 40 42 25 Les produits B,C,D,E sont des produits du commerce. Le produit A correspond à celui de l'invention. On a déterminé le taux d'efficacité de chacun de ces produits en comptant le nombre de cas où les feuilles se séparaient convenablement après extraction et on a reporté sur un repère orthonormé les valeurs en pourcentage pour le taux et le diamètre. On constate sur la figure 2 que pour le produit A, à 14 % de tenons qui est une valeur très proche de la limite de machinabilité du produit, la courbe présente un palier assez large pour des diamètre de cônes de 8 à 10.5 mm. Pour les autres produits le palier est très étroit. On doit donc s'attendre à la nécessité de devoir changer le cône à une échéance plus rapprochée que pour A. On a procédé à une deuxième série d'essais pour un cône de diamètre défini, en l'occurrence de 9,5 mm et on a déterminé le force d'extraction, celle de rupture de la prédécoupe ainsi que le taux d'efficacité de la distribution, sur trois produits: -F- Une ouate de cellulose standard vendue sous la marque Lotus Professional par la Demanderesse. Il s'agit d'un produit à deux plis de 20 g/m2 chacun. Le taux de tenons est de 35 % . -G- Une ouate de cellulose conforme à l'invention, avec deux plis de 20 g/m2 chacun et un taux de tenons de 16 %. -H- Une ouate selon l'invention d'une autre qualité, avec deux plis de 20 g/m2 chacun et un taux de tenons de 16 % également. Méthode de mesure Une bobine a été suspendue à la cellule de mesure d'un dynamomètre. Après avoir installé l'appareil et la bobine, on a amorcé la distribution du premier coupon. La cellule de mesure du dynamomètre était alors tarée. On a tiré alors manuellement sur la feuille de façon à prélever un coupon, et relevé la force maximale d'extraction enregistrée par le dynamomètre. On a procédé ainsi à plusieurs séries de mesures. Pour la force de déchirure de la prédécoupé, on a utilisé le même appareil. Après avoir sorti la prédécoupe entre deux coupons du cône, on a relié le coupon inférieur à la mâchoire inférieure du dynamomètre et mis en mouvement celle-ci. La mesure était effectuée à faible vitesse 100 mm/min. On a réalisé ainsi plusieurs séries d'essais, et calculé la valeur moyenne et l'écart type des valeurs relevées. Le taux E d'efficacité était obtenu par simple comptage. Les résultats sont repris dans le tableau ci-dessous. F G H Force d'extraction moyenne (N) 11,59 10,96 7,91 écart type 1,95 1,35 1,11 Force de rupture moyenne (N) 14,29 8,14 7,03 écart type 3,38 1,99 1,80 taux d'efficacité E 15% 93% 97% On vérifie qu'en réduisant, comparativement au produit F, la valeur de la force de rupture pour le produit G alors que l'ouate présente sensiblement les mêmes caractéristiques de résistance, on obtient un taux d'efficacité excellent. On constate que pour H le taux E est également bon. On constate également que par rapport à la force d'extraction, la force de rupture est ainsi de 10 à 20 % plus faible. REVENDICATIONS 1) Système de distribution d'un matériau fibreux en feuille tel que l'ouate de cellulose ou un nontissé, de grammage compris entre 15 et 90 g/m2 par pli, comprenant une bande continue dudit matériau fibreux enroulée en bobine et prédécoupée de façon à définir une succession de feuilles liées entre elles par une rangée de tenons, et un cône de distribution, le matériau étant distribué à travers ledit cône par le sommet (S) de plus petit diamètre, caractérisé en ce que le taux de tenons de la prédécoupe est choisi à une valeur d'au plus 30 % supérieure à celui qui constitue la limite de machinabilité du dit matériau fibreux et en ce que le diamètre du sommet (S) du cône est compris entre une valeur minimale correspondant à une force d'extraction juste supérieure à la force de rupture dudit matériau et une valeur maximale correspondant à une efficacité E supérieure ou égale à 90 %. 2) Système de distribution selon la revendication précédente caractérisé en ce que le matériau est de l'ouate de cellulose à deux plis. 3) Système de distribution selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le grammage de chacun des plis est compris entre 15 et 45 g/m2, de préférence entre 18 et 25 g/m2; 4) Système de distribution selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le taux de tenons est compris entre 14 et 30 % de préférence entre 14 et 18 %. 5) Système de distribution selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le cône est de diamètre compris entre 8 et 11 mm de préférence entre 9 et 10 mm. 6) Système de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau est un nontissé, par exemple de type air-laid de grammage compris entre 30 et 90 g/m2.