Brevet FR2788066A1 — publié le 20000707

NOUVEAU PRODUIT EN PAPIER ABSORBANT COMPRENANT DEUX PLIS La présente invention concerne les produits en papier absorbant et plus particulièrement en ouate de cellulose, à usage sanitaire ou domestique et vise une feuille constituée de deux plis gaufrés destinée à la réalisation de papier toilette essentiellement, mais aussi de mouchoirs, serviettes ou essuie-tout. Dans l'industrie du papier sanitaire et domestique, on utilise, pour la réalisation de ces produits, un papier absorbant généralement crêpé de faible grammage, désigné: ouate de cellulose ou tissu ouaté. On profite de la capacité d'allongement de la structure conférée par exemple par le crêpage pour gaufrer la feuille, c'est-à-dire la déformer par endroits de façon permanente et obtenir des protubérances sur une face correspondant à des zones en creux sur l'autre face. En effet, la tendance de ces dernières années, en ce qui concerne les produits d'hygiène a été de les rendre plus doux, plus moelleux en travaillant leurs caractéristiques d'épaisseur et de résistances, notamment par le gaufrage. Ce dernier permet en outre d'améliorer l'attrait visuel du produit. L'opération de gaufrage s'effectue soit sur du papier à fort taux d'humidité, c'est-à-dire en partie humide de la machine à papier, soit sur du papier à faible taux d'humidité, c'est-àdire en transformation. La présente invention concerne le papier transformé en partie sèche. Les motifs de gaufrage les plus répandus sont constitués d'une répétition sur une base géométrique de protubérances élémentaires de faible section transversale et de forme géométrique simple. Un exemple est décrit dans le brevet US 3 414 459 qui porte sur une feuille à deux ou trois plis, c'est à dire constituée d'une pluralité de feuilles élémentaires, appelées plis, liées ou collées ensemble. Les plis sont gaufrés avec une fréquence de répartition des protubérances et une hauteur des protubérances adaptées à la réalisation de produits absorbant l'eau tels que des essuie-tout, le nombre d'éléments allant de 5 à 30 au cm2. Par ailleurs, la Demanderesse a développé, pour du papier toilette notamment, des motifs dont le nombre d'éléments est supérieur, allant de 30 à 80 au cm2. Dans ce cas, en raison de leur nombre, ces éléments forment des protubérances de hauteur plus faible et ont nécessairement une surface élémentaire au sommet également très faible, inférieure à 1 mm2. On obtient pour ces dernières réalisations un aspect qui imite celui d'un produit tissé. On a décrit un exemple dans le brevet EP 426 548. Ce type de gaufrage affecte principalement les caractéristiques liées à l'épaisseur de la feuille, d'une part, et à sa rigidité et sa résistance, d'autre part. Ces motifs permettent de réaliser un bon compromis entre les améliorations souhaitées des caractéristiques lorsque l'on transforme le produit semi-fini en produit fini, et les conditions de marche industrielle; ils permettent, notamment, l'application d'une intensité de gaufrage suffisante. Ils présentent toutefois un attrait visuel limité. 2 2788066 D'autres produits en papier absorbant sont constitués de deux plis mais obtenus suivant une technique d'association différente. On gaufre d'une part un pli ou un ensemble de deux plis superposés et d'autre part un deuxième pli au moyen de deux dispositifs distincts de gaufrage. Le premier pli ainsi que le deuxième pli sont gaufrés selon des motifs en relief constitués de protubérances. La densité de motifs reste nécessairement faible: inférieure à 20 protubérances/cm' pour ce type de produit. En effet les deux plis sont associés au moyen d'un cylindre marieur de manière que les surfaces distales des protubérances des deux plis superposés soient disposées en face des surfaces situées entre deux protubérances dans le plan du deuxième pli. Cette technique est encore appelée procédé "nested ". Avec une structure de ce type on cherche à obtenir des produits épais ayant une bonne main. Cependant, surtout pour l'application au papier toilette, la douceur n'est pas optimale en raison du gaufrage relativement grossier. En outre, il est nécessaire de gaufrer fortement pour obtenir l'épaisseur importante souhaitée. Dans l'un et l'autre mode de réalisation d'une feuille double, on gaufre les deux plis. Si le gaufrage apporte de l'épaisseur à chacun des plis il entraîne cependant une réduction sensible de sa résistance à la rupture. En effet, le travail mécanique sur la feuille s'accompagne d'un relâchement des liaisons interfibres dans les zones gaufrées. L'invention a ainsi pour premier objectif la réalisation d'une feuille double dont la résistance à la rupture est améliorée par rapport à une feuille double gaufrée de même épaisseur. Inversement, en augmentant la pression de gaufrage on accroît l'épaisseur de la feuille et/ou la qualité du marquage du motif de gaufrage mais on est limité par la nécessité de ne pas induire une perte en résistance à la rupture trop importante. L'invention a pour second objectif la réalisation d'une feuille double dont l'épaisseur et/ou la visibilité du motif de gaufrage est améliorée par rapport à une feuille double gaufrée de l'art antérieur tout en présentant une bonne résistance à la rupture. Conformément à l'invention, une feuille satisfaisant à l'un ou l'autre des deux objectifs visés ci-dessus, constituée de deux plis d'ouate de cellulose de grammage 10 à 40 g/m2 chacun dont l'un est gaufré avec des motifs en relief, consistant au moins en partie de protubérances discrètes orientées vers l'intérieur de la feuille, et l'autre est non gaufré, est caractérisée en ce que le pli gaufré présente sur au moins une portion de surface au moins 30 protubérances par cm2 dont la surface au sommet est inférieure à 1 mm2, de préférence inférieure à 0,7 mm2. En effet, la Demanderesse a constaté avec surprise qu'une double feuille ainsi caractérisée présente la même épaisseur qu'une double feuille réalisée avec deux plis gaufrés de la même manière que le pli gaufré de l'invention et assemblés en position pointes/ pointes. 3 2788066 Cette propriété n'a été observée que pour des densités du motif au moins égales à 30 picots par cm2 sur des portions de surface couvrant au moins 30 % de la surface totale. La surface au sommet des protubérances est d'autant plus faible que le nombre de ces dernières est localement élevé. Elle est de préférence inférieure à 0,7 mm2 pour protubérances par cm2 et de préférnce inférieure ou égale à 0,4 mm2 pour 50 protubérances par cm2. Par épaisseur, dans le présent domaine technique, on entend l'épaisseur mesurée sur un empilement d'un certain nombre de feuilles (12 plis par exemple) sur lequel on applique une légère pression ( 2 kPa par exemple). Il s'ensuit que l'épaisseur prend en compte une certaine résistance à l'écrasement de la structure. Ainsi sans vouloir être lié par une explication, la conservation de l'épaisseur de la structure de l'invention résulte de la meilleure résistance à l'écrasement d'un pli qui a été gaufré avec un motif à densité élevée. Conformément à une autre caractéristique le produit selon l'invention présente sur au moins 50% de la surface totale au moins 30 protubérances par cm2. Conformément à une autre caractéristique le nombre de protubérances est au moins de 50 par cm2. Conformément à une autre caractéristique le produit présente un second motif de gaufrage entre lesdites portions de surface. Avantageusement ce motif peut être de type linéaire. L'invention est décrite plus de détail dans la présentation qui suit d'un mode de réalisation avec les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une coupe agrandie de la structure réalisée conformément à l'invention; - la figure 2 représente une installation permettant de réaliser l'invention. En référence à la figure 1, le produit 1 selon l'invention comprend deux plis, un pli gaufré 2, et un pli non gaufré ou lisse 4. Le pli gaufré comprend des protubérances 11 réparties suivant un pas constant déterminé sur une portion de surface. Dans la structure du produit selon l'invention, les protubérances du pli gaufré sont orientées vers l'intérieur. Les deux plis sont de préférence liés entre eux. En particulier, ils peuvent être liés entre eux au niveau des surfaces distales des protubérances du pli gaufré. Avantageusement les deux plis sont liés par collage Le produit selon l'invention a un grammage d'environ 20 à 80 g/m2. Chacun des plis est en ouate de cellulose. L'ouate de cellulose est un papier crêpé de faible grammage compris entre 10 et 40 g/cm2 qui a été séché sur un cylindre chauffé et dont il a été détaché au moyen d'une lame métallique, appelée racle de crêpage. Sur des portions de surface représentant ensemble au moins 30 % de la surface totale, le pli gaufré a une densité de motifs supérieure à 30 protubérances/cm2 et 4 2788066 inférieure à 300, de préférence une densité inférieure à 90 protubérances/cm2. Il peut encore présenter en plus un ou plusieurs types de motifs différents et dont les densités de motif sont différentes. Les protubérances peuvent alors être de hauteur différente, et le pli présente des motifs de niveaux différents. Les demandes de brevet européen N 0 426 548 et N 0 797 705 illustrent des produits gaufrés selon ces principes mais comportant deux plis. Dans le produit selon l'invention, le deuxième pli n'est pas gaufré. La composition fibreuse et/ou chimique des plis peut être identique ou diffé- rente. Par exemple, le pli non gaufré peut avoir une composition fibreuse essentiellement à base de fibres longues telles que des fibres de résineux, et le pli gaufré, une composition fibreuse essentiellement à base de fibres courtes. Cette combinaison permet d'obtenir un produit plus résistant sans sacrifier à la douceur apportée par les fibres courtes. Le pli non gaufré peut comprendre un additif résistant humide temporaire ou éventuellement permanent. Si cet additif est déjà présent dans une certaine quantité dans le pli gaufré, le pli non gaufré pourra en contenir une quantité plus importante. Un exemple d'additif résistant humide est un composé du type polyamine épichlorhydrine, commercialisé sous le nom KYMENE SLX par la société HERCULES. Le pli gaufré peut quant à lui comprendre un adoucissant ou déliant. La feuille ainsi constituée présente une très bonne résistance humide et donc une bonne solidité du fait en particulier de la composition du pli non gaufré. Elle offre par ailleurs une douceur de surface par le choix de la composition fibreuse et chimique du pli gaufré. Chaque pli peut encore être constitué d'une ou plusieurs couches formant un stratifié. Les couches dans ce cas peuvent également avoir une composition fibreuse et/ou chimique différente. On a représenté la feuille avec les deux plis 2 et 4 superposés. Ils sont disposés de telle sorte que les protubérances sont à l'intérieur de la feuille. On peut lier les deux plis l'un à l'autre de toute manière connue de l'homme du métier, telle que, par exemple, mécaniquement par moletage, c'est-à-dire en faisant passer la feuille entre une molette et un contre-cylindre lisse. De préférence cependant, on lie les deux plis l'un à l'autre au moyen d'une substance adhésive interposée entre les sommets des protubérances des plis représentés qui viennent en contact. La substance adhésive est alors de préférence déposée sur les sommets les plus élevés des éléments du motif, et est avantageusement colorée afin d'en faire ressortir les détails. On a représenté sur la figure 2 une machine permettant de fabriquer une telle structure de feuille. Elle est constituée essentiellement d'éléments faisant partie de l'état de la technique. Un premier cylindre de gaufrage 10 a été gravé selon un motif avec des picots de forme adaptée aux protubérances souhaitées. Le procédé consiste à 2788066 gaufrer un pli d'ouate de cellulose 20, déroulé à partir d'une bobine non représentée, entre le cylindre de gaufrage 10 et un cylindre en caoutchouc 12 puis à venir assembler au moyen d'un cylindre marieur 14 un pli d'ouate de cellulose non gaufré , déroulé également à partir d'une bobine non représentée, sur le premier 20 alors qu'il est toujours en contact avec le cylindre de gaufrage. Auparavant on a appliqué le cas échéant de la substance adhésive, de préférence à base aqueuse, sur les sommets du pli gaufré, au moyen d'un cylindre d'encollage 16. Les produits selon l'invention présentent des caractéristiques très avantageuses par rapport aux produits constitués de deux plis existants sur le marché. Ceci est illustré par l'exemple suivant o l'on a réalisé, à partir de feuilles d'ouate de cellulose de qualité papier hygiénique et de grammages différents, des produits selon une technique standard (référencés 1 et 3) tels que ceux vendus sous la marque LOTUS, et des produits (référencés 2 et 4) selon l'invention, c'est à dire avec un seul pli gaufré. Dans l'exemple A le motif est celui qui est actuellement commercialisé sous la marque LOTUS et comprend 80 protubérances par cm2. La surface au sommet de ces dernières est inférieure à 0,4 mm2. Le produit standard est alors associé en mode pointes/pointes. Dans l'exemple B le motif est composé de protubérances de surface au sommet également inférieure à 1 mm2. Elles sont réparties selon des alignements le long desquels la densité de motif est supérieure à 30 protubérances par cm2, les alignements étant séparés entre eux avec des espacements suffisants pour permettre un assemblage en position nested. La densité moyenne est de 15 p/cm2. Un tel motif est décrit dans la demande de brevet déposée par la Demanderesse sous le numéro FR 98 05147 le 24 avril 1998. Dans l'exemple C le motif est le même que pour B mais la pression spécifique de gaufrage était supérieure. Cela donne une épaisseur plus élevée pour le produit standard assemblé en " nested ". 6 2788066 Standard Invention Standard Invention I 2 3 4 Nombre de plis par feuille. 2 2 2 2 Grammage de la feuille en g/m2. 32.3 32.1 44 43.8 O) Feuille témoin réalisée avec deux plis non gaufrés Epaisseur en mm 0.19 0.19 0.31 0.31 Résistance en N/m Sens travers ST 92 90 76 74 Sens marche SM 174 158 214 216 Allongement 27 % 27 % 34% 33% A) Transformation de deux plis: gaufrage avec motif de 80p/cm2 et assemblage pointes/pointes pour le produit standard. Nombre de plis gaufrés par feuille 2 1 2 1 Epaisseur en mm, d'une feuille 0.27 0.27 0.32 0.32 (+3%) (écart par rapport au témoin) (+42%) (+42%) (+ 3%) Résistance du produit en N/m (écart/témoin) Sens travers ST 75 (-18%) 80 (-11%) 67 (-12%) 70 (-5%) Sensmarche SM 147 (-15%) 157 (-1%) 190 (-11%) 200 (-7%) Allongement 23 % 25 % 28% 30% B) Transformation de deux plis: gaufrage avec motif de 15 p/cm2 en moyenne, assemblage Nombre de plis gaufrés 2 1 2 Epaisseur de la feuille (mm) 0.30 0.31 0.41 0.38 Résistance du produit: ST (N/m) 85 96 64 70 C) Transformation de deux plis: gaufrage avec motif de 15 p/cm2 en moyenne, assemblage " nested " pour le standard. Nombre de plis gaufrés 2 I Epaisseur de la feuille (mm) 0.30 0.36 Résistance du produit: ST (N/m) 85 86 CAS A - Comparaison avec un produit standard en assemblage pointes/pointes En comparant les colonnes 1 et 2, on constate de façon surprenante que si l'on applique lors de la transformation du produit standard et du produit de l'invention des pressions de gaufrage respectives de manière à obtenir la même épaisseur (0.27 mm) dans les deux cas, on perd beaucoup moins en résistance avec le produit de l'invention. En fait, dans l'exemple, on avait la même pression de gaufrage pour le 7 2788066 produit standard et pour le produit de l'invention. Ainsi pour le produit de l'invention on a perdu par le gaufrage et l'opération de transformation seulement 1% de résistance en sens marche et 11% en résistance en sens travers alors que dans le produit standard de l'art antérieur, on a perdu respectivement 15% et 18%. On fait la même observation quand on considère les colonnes 3 et 4. Avec une association de pli conforme à l'invention, la transformation entraîne une perte de seulement 5 et 7 % contre 12 et 11% pour obtenir la même épaisseur de produit, 0.32 mm. En outre la douceur du produit de l'invention n'est de façon surprenante pas altérée par rapport au produit standard. Un test consommateur effectué sur un panel de 20 personnes au cours duquel on leur a demandé de donner leur avis sur la douceur au toucher des produits du présent cas, a donné les résultats suivants (dans une échelle allant de - 3 à +3): Produit standard (1): 1,6 +/- 0,2 Produit de l'invention (2): 1, 7 +/- 0,2 Produit standard (3): 2 +/- 0,2 Produit de l'invention (4): 2 +/- 0,2 CAS B comparaison avec un produit standard en assemblage " En comparant les résultats des colonnes 1 et 2 entre elles ou 3 et 4, on constate qu'en transformant les feuilles de façon à obtenir des produits ayant sensiblement la même épaisseur, on améliore nettement la résistance du produit de l'invention. CAS C - comparaison avec un produit standard en assemblage similaire compris d'une résistance fortement dégradée. 8g 2788066 REVENDICATIONS 1) Produit en papier absorbant d'un grammage d'environ 20 à environ 80 g/m2 comprenant deux plis, un pli gaufré comportant des motifs en relief consistant au moins en partie en des protubérances discrètes orientées vers l'intérieur de la structure et un pli non gaufré, caractérisé en ce que le pli gaufré présente sur au moins une portion de surface au moins 30 protubérances par cm2 dont la surface au sommet est inférieure à 1 mm2 de préférence inférieure à 0,7 mm2. 2) Produit selon la revendication précédente caractérisé en ce que le pli gaufré présente sur au moins 30 % et de préférence au moins 50% de la surface totale au moins 30 protubérances par cm2. 3) Produit selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le nombre de protubérances est au moins de 50 par cm2, et leur surface au sommet est inférieure ou égale à 0,4 mm2. 4) Produit selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il présente un second motif de gaufrage entre lesdites portions de surface. ) Produit selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les plis sont associés entre eux. 6) Produit selon la revendication précédente caractérisé en ce que les plis sont associés par liaison des surfaces distales d'au moins une partie des protubérances du pli gaufré audit pli non gaufré. 7) Produit selon la revendication précédente caractérisé en ce que la liaison est obtenue par collage d'au moins une partie des dites protubérances.