Brevet FR2860527A1 — publié le 20050408

La présente invention concerne le domaine des produits à usage sanitaire ou domestique réalisés avec des feuilles de papier absorbant tel que l'ouate de cellulose. L'invention vise en particulier une feuille constituée d'au moins un pli gaufré pour un usage comme papier toilette essentiellement mais aussi comme mouchoir, serviette de table ou éventuellement d'essuie-tout. Dans l'industrie des papiers à usage sanitaire ou domestique, on utilise pour la réalisation de ce type de produits, un papier absorbant généralement crêpé, io de faible grammage, l'ouate de cellulose, désigné aussi tissu ouaté. La capacité d'allongement conférée par le crêpage permet de gaufrer la feuille. Cette opération consiste à déformer celle-ci de façon permanente entre un cylindre rigide pourvu de reliefs ou picots en surface et un contre-cylindre, par exemple à revêtement résilient. On augmente ainsi l'épaisseur apparente de la feuille par les protubérances sur une face. A ces protubérances correspondent des cavités sur l'autre face. On cherche à rendre les produits en ouate de cellulose plus doux et plus moelleux en travaillant leurs caractéristiques d'épaisseur et de résistance par cette opération de gaufrage. Celui-ci permet en outre d'améliorer l'attrait visuel du produit par un choix judicieux du motif de gaufrage. On procède au gaufrage dans la présente invention sur du papier à faible taux d'humidité, au cours d'une étape de transformation de la feuille de papier en aval de la machine à papier. Les motifs de gaufrage sont constitués le plus souvent 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 composée de plusieurs plis superposés et collés ensemble. Les plis ont été gaufrés avec une fréquence de répartition et une hauteur des protubérances adaptées à la réalisation des produits absorbant l'eau, tel qu'un essuie-tout. Le nombre d'éléments va de 5 à 30 par cm2. La demanderesse a développé, pour du papier toilette notamment, des motifs dont le nombre d'éléments est supérieur, allant de 30 à 80 ou plus par cm2. Ces derniers éléments ont nécessairement une surface élémentaire au sommet très faible. Elle est inférieure à 1 mm2. On obtient pour ces dernières réalisations un aspect qui imite celui d'un produit tissé. On en a décrit un exemple dans le brevet EP 426 548 au nom de la demanderesse. Ce type de gaufrage fin et dense est bien adapté pour induire un effet d'épaisseur à la feuille. Toutefois, il présente un attrait visuel limité. En outre, la douceur au 5 toucher n'est pas optimale. La solution présentée dans le brevet EP 797 705 consiste à réaliser un motif combiné, comprenant un motif graphique et un motif de fond. Le premier est composé de protubérances dont la forme est dite linéaire. Celles-ci ont une forme allongée, curviligne, avec une largeur comprise entre 0,1 et 2 mm. Le second motif comprend des petites protubérances, généralement tronconiques, réparties à raison d'au moins 30 par cm2. Cette solution permet un choix large de motifs tout en offrant un bon compromis entre douceur et épaisseur de feuille. La présente invention concerne une feuille comprenant au moins deux plis superposés de papier absorbant, tel que l'ouate de cellulose, chacun de grammage compris entre 10 et 40 g/m2, dont au moins un premier a été gaufré de manière à présenter sur sa face externe des cavités correspondant à des protubérances sur son autre face adjacente au second pli. L'invention a pour objet un tel produit qui allie épaisseur et douceur au toucher. Conformément à l'invention la feuille est caractérisée par le fait que le premier pli comprend des premières zones formant des cellules avec des premières cavités, les cellules étant entourées par des secondes zones avec des secondes cavités, les premières zones étant en relief sur la dite face externe par rapport aux secondes zones avec une différence de niveau, les premières zones présentant un contour avec une ligne de marquage. La solution de l'invention, par l'effet produit par les coussinets formés par les premières zones, donne au produit une impression d'épaisseur remarquable. En outre par les cavités des premières zones, cette impression d'épaisseur est confirmée au toucher. En effet les protubérances correspondant aux cavités structurent la surface des premières zones en offrant une résistance à l'écrasement. Cette résistance à l'écrasement confère du volume à la feuille. Par ailleurs la présence des secondes cavités renforce encore l'effet de relief, en particulier lorsque celles-ci sont au moins en partie alignées avec le contour des premières zones. Enfin le marquage permet à la fois de renforcer l'effet visuel donné par les zones en relief et leur résistance à l'écrasement Conformément à une autre caractéristique, la hauteur des premières protubérances est au plus égale à la hauteur des secondes protubérances, augmentée de la différence de niveau entre les premières et les secondes zones. De préférence la hauteur est plus faible, on évite alors un affaissement des premières zones en relief. io Conformément à une autre caractéristique le produit comprend des troisièmes zones non gaufrées entre les différentes secondes zones qui par contraste augmentent l'impression d'épaisseur. Conformément à une autre caractéristique, les premières protubérances sont 15 de forme tronconique, et au moins une partie des premières zones comporte des troisièmes protubérances de forme linéaire. Conformément à un mode de réalisation, le second pli superposé au premier pli n'est pas gaufré. Conformément à un autre mode de réalisation, le second pli est gaufré. Il peut présenter des protubérances disposées de telle sorte que les deux plis sont en contact par les sommets des secondes protubérances. Ils peuvent de préférence être liés par l'intermédiaire au moins d'un dépôt de colle sur le sommet des secondes protubérances. En particulier les premières protubérances ne sont pas collées. A titre d'exemple non limitatif le mode d'association peut être de type pointe contre pointe ou bien de type à emboîtement des protubérances, connu sous le nom de nested ou bien encore le second pli être gaufré uniformément. La présente invention porte aussi sur un dispositif pour la fabrication d'une feuille. Il comprend au moins un cylindre à revêtement rigide convenablement gravé de manière à présenter des premières zones formant des cellules entourées par des secondes zones, les premières zones comprenant des premiers picots et les secondes zones comprenant des seconds picots, le fond de la gravure des premières zones étant à un niveau, mesuré par rapport à l'axe du cylindre, inférieur à celui des secondes zones. Selon un mode de réalisation particulier, le sommet des premiers picots est 40 à un niveau inférieur à celui des sommets des seconds picots. Conformément à une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la surface de transition entre les premières zones et les secondes zones est constituée, au moins en partie, d'éléments de surface tronconique définissant une arête dite de pincement. Par cette disposition on marque le contour des premières zones qui ressortent avec contraste par rapport aux secondes et troisièmes zones. Selon un mode de réalisation préféré le contour forme un périmètre fermé. io On décrit maintenant un mode de réalisation de l'invention en référence aux dessins sur lesquels la figure 1 représente une vue de dessus d'une feuille gaufrée conformément à l'invention, la figure 2 représente une vue en perspective, en coupe partielle de la feuille selon la ligne II II de la figure 1, la figure 3 est une vue d'une machine de gaufrage permettant de réaliser le produit de l'invention, la figure 4 montre le détail d'un cylindre gravé selon le motif de 20 l'invention. La feuille représentée sur les figures 1 et 2 est une feuille constituée de deux plis Pl et P2 de papier absorbant, par exemple d'ouate de cellulose crêpée. Le grammage du papier est compris de préférence entre 10 et 40g/m2. La feuille comprend un premier pli Pl gaufré, dit supérieur, et un second pli P2, dit inférieur. Selon cet exemple, le second pli n'est pas gaufré. Le pli supérieur est par exemple du type obtenu selon un procédé de pressage conventionnel humide que l'on désigne habituellement dans le domaine par CWP ou bien un papier obtenu selon un procédé avec séchage de la feuille par air traversant que l'on désigne par TAD. Le pli inférieur peut être un papier CWP ou TAD. Un procédé de fabrication du papier, de type CWP consiste à déposer les fibres papetières en suspension dans l'eau sur une toile pour former une feuille. On égoutte la feuille puis on la transfère sur un feutre qui va permettre de l'appliquer avec une presse contre un cylindre de séchage. La feuille en est décollée et est crêpée au moyen d'une lame formant racle. Elle est enfin mise en bobine en attente d'une transformation en produit fini. Une telle technique présentée ici de façon sommaire est dite conventionnelle. Une technique de type TAD consiste après égouttage à sécher la feuille sans exercer de pression, en partie au moins, jusqu'à une siccité suffisante pour figer les fibres au sein de la feuille. Le cas échéant, on termine le séchage par application de la feuille sur un cylindre chauffé. Grâce à ce premier séchage on peut presser la feuille sur un cylindre chauffé ; elle conserve une partie de son volume. Ce cylindre permet en outre son crêpage. On réalise le séchage sans pression en soufflant de l'air chaud au travers de la feuille après son égouttage. Cette technique TAD permet lo d'obtenir des feuilles plus épaisses, de plus grand volume massique, que la technique dite conventionnelle. En se reportant à la figure 1, on voit une combinaison de points et de traits. Les points représentent des cavités ou des protubérances selon la face du pli que l'on observe. Les traits représentent également des cavités ou des protubérances selon la face observée. Leur forme est allongée. Certains traits représentent de simples marquages comme on le verra plus loin. On obtient les cavités/protubérances en déformant la feuille entre un outil à surface rigide tel qu'un cylindre gravé en acier, et une contrepartie en caoutchouc par exemple. La surface rigide du cylindre présente des reliefs disposés selon le motif que l'on souhaite obtenir sur la feuille d'ouate de cellulose. Les picots ont un profil sensiblement trapézoïdal dans le sens de la hauteur. S'ils sont tronconiques, ils ont une section transversale par rapport à leur axe, circulaire, ovale ou polygonale. Sur la figure 1, considérant qu'il s'agit de la face externe de la feuille, on voit les cavités 12 réparties à l'intérieur de premières zones Al. Les zones Al sont elles-mêmes régulièrement réparties ici sur toute la surface de la feuille selon un motif à pas constant dans deux directions perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. Une des directions est légèrement inclinée par rapport au sens machine représenté par la direction L et qui correspond à la direction de défilement de la feuille lors de sa fabrication. Chaque zone Al est délimitée par une ligne continue D obtenue par marquage de la feuille, comme cela sera expliqué plus loin. En dehors de la ligne de marquage D, chaque zone Al est entourée d'une seconde zone A2 constituée de cavités alignées parallèlement à la ligne de marquage D. Entre les différentes secondes zones A2, on distingue des troisièmes zones A3 non gaufrées. Certaines premières zones, désignées A'', comprennent des premières cavités 12 et aussi des troisièmes cavités 20 telles que visibles sur la figure 2. s En se reportant à la figure 2, on voit les différentes zones représentées en coupe, plus en détail. On voit la feuille partiellement par le dessus avec le pli P1 supérieur superposé au pli P2 inférieur. Le gaufrage sur le pli P1 définit plusieurs zones A1, A2 et A3. Les premières zones Al sont en relief par rapport aux zones A2 et A3. Elles comprennent des premières lo protubérances 12 de forme générale tronconique faisant saillie à l'intérieur de la feuille. Chaque protubérance forme une cavité sur la face externe du pli P1. Dans les zones A1, les protubérances ont une hauteur qui est au plus égale à la distance séparant la face externe du pli P1 à P2. Selon le mode de réalisation de la figure, la hauteur est plus faible. Elle correspond sensiblement à la hauteur de la zone Al par rapport au plan de référence formé par les zones A2 et A3. La zone Al comprend entre 30 et 100 protubérances par cm2, de préférence entre 30 et 60. En raison de ce nombre élevé de protubérances par unité de surface, les dimensions de celles-ci sont nécessairement limitées. La hauteur hors tout de ces protubérances est comprise entre 0,3 mm et 1 mm. Le diamètre du méplat au sommet est ici de l'ordre de 0,4 mm. Les zones Al sont délimitées par une paroi inclinée 14 dont le bord inférieur forme une ligne D de séparation avec la zone A2 adjacente. Cette ligne est bien visible car obtenue par marquage de la feuille. Le pli P 1 forme de préférence une arête interne le long de cette ligne D. En bordure, à l'extérieur des zones Al et le long de cette ligne D, on trouve des secondes protubérances 18 disposées en saillie également à l'intérieur de la feuille, vers le pli P2. Ces protubérances sont ici alignées en deux rangées parallèles le long de la ligne D. Les secondes protubérances peuvent être de mêmes dimensions que les premières. Elles sont au contact du pli inférieur P2 par leur sommet. Elles assurent la liaison avec celui-ci par l'intermédiaire en particulier d'une pellicule d'adhésif. D'autres moyens de liaison entre les deux plis sont possibles. On observe que les deuxièmes protubérances 18 n'occupent pas toute la surface entre les zones Al adjacentes. On délimite ainsi des troisièmes zones A3 qui ne sont pas gaufrées. Le plan de ces zones A2 et A3 constitue le plan P dit de référence. Les premières zones Al sont en relief par rapport à ce plan de référence avec une différence de niveau NA. On distingue aussi des variantes des zones Al. Il s'agit des premières zones A'1. Elles peuvent comprendre des troisièmes protubérances dont la forme n'est pas tronconique. Elles ont une forme dite linéaire car leur sommet a une forme allongée à la manière d'un trait. Sur le mode de réalisation de la figure 1, elles représentent le dessin de fleurs. Avantageusement, ces troisièmes protubérances 20 ont une hauteur suffisante pour venir au contact du pli P2. Afin de stabiliser le volume, on lie également les deux plis par l'intermédiaire de leur sommet. Pour réaliser la feuille décrite ci-dessus, on utilise de préférence une machine telle que représentée sur la figure 3. Cette machine comprend un premier cylindre 100 rotatif, en acier ou autre matériau rigide, convenablement gravé en surface selon le motif qui permet de réaliser le gaufrage dont le motif est représenté sur la figure 1. Un cylindre en caoutchouc 110 est monté rotatif sur un axe parallèle au premier. Il appuie sur le cylindre par le moyen de vérins appropriés non représentés. Une première bande de papier est guidée, depuis un dévidoir amont, autour du cylindre 110 puis entre les deux cylindres 100 et 110. La feuille épouse alors le relief du cylindre 100 par la pression du caoutchouc. Selon la pression des vérins et la nature du caoutchouc, le papier pénètre plus ou moins profondément à l'intérieur du motif gravé. La finesse de celui-ci est également un paramètre dont il faut tenir compte. La feuille plaquée sur le cylindre 100 passe ensuite devant un encolleur 104 qui applique de la colle sur le sommet des éléments en relief. L'encolleur est ici un cylindre à surface rigide qui reçoit la colle d'une chambre à racle par exemple. Une deuxième bande de papier issue d'un deuxième dévidoir par exemple est déposée contre la première bande par un cylindre marieur 106. La pellicule de colle sur la première feuille P1 migre en partie sur les parties de la seconde bande P2 qui viennent en contact avec les parties en relief de la bande P1. Les deux plis sont ainsi liés entre eux par ces surfaces en contact. La feuille à deux plis est ensuite mise en rouleau pour un traitement ultérieur. D'autres procédés que celui-ci peuvent être appliqués, selon le produit que l'on souhaite obtenir. On peut remplacer par exemple le rouleau 106 par une deuxième unité de gaufrage et associer les plis en mode pointe contre pointe ou bien en mode nested avec un cylindre marieur comme cela est connu de l'homme de l'art. On a représenté sur la figure 4, une portion en coupe de la surface du cylindre 100. Elle est l'image du pli P1 de la figure 2. Le cylindre comprend une gravure ici à trois niveaux. Les niveaux sont définis par rapport à l'axe de rotation du cylindre. On définit un niveau de référence N pour la surface de référence. Sur la figure, on distingue par rapport à ce niveau N, un niveau inférieur Ni et un niveau supérieur Ns. Le niveau supérieur Ns est celui de la surface formant l'enveloppe hors tout du cylindre. Le niveau Ni est celui de la surface au fond de la gravure des io zones Al ou A' 1. On observe des premiers picots 112, de forme tronconique, qui sont en saillie par rapport au fond de gravure de niveau Ni. Dans l'exemple représenté, les picots 112 ont une hauteur telle que leur sommet est au niveau de référence N. Cependant il entre également dans le cadre de l'invention de prévoir des picots de hauteur différente. Cette hauteur peut être inférieure et le sommet des picots est alors à un niveau inférieur à N. Elle peut être supérieure mais alors les picots sont à un niveau inférieur ou égal au niveau Ns. Les picots 112 sont disposés dans des cavités creusées sur le cylindre définissant les zones Al. Ces cavités sont bordées par une paroi 114 qui coupe la surface de référence de niveau N, le long de lignes formant une arête DA. Le long de cette arête, la tangente à la paroi 114 fait un angle compris entre 20 et 50 par rapport à la direction perpendiculaire à l'axe du cylindre. De préférence, l'angle est compris entre 25 et 35 . Entre les zones Al, on distingue des picots 118 en saillie sur la surface de référence de niveau N. Le sommet des picots 118 est au niveau Ns. Ces deuxièmes picots définissent des secondes zones A2. Les portions de surface ménagées entre les différentes zones A2 ne sont pas gravées, elles sont au niveau N. Elles constituent les troisièmes zones A3. On a représenté aussi sur la figure, dans des cavités A' 1 formant des variantes de premières zones, des troisièmes picots 120 de forme non tronconique mais dont le sommet est de foilu e allongée. Pour la réalisation d'un gaufrage selon l'invention, les paramètres 35 dimensionnels sont les suivants: N-Ni, soit la profondeur des cavités de la gravure qui correspondent aux premières zones Al en relief après gaufrage, est compris entre 0,1 et 1,3mm. Le gaufrage du pli Pl conduit à des zones Al présentant une 40 différence de niveau NA avec le plan de référence. Ns N, soit la hauteur des picots 118, est compris entre 0,1 et 0,7mm. La différence de niveaux Ns-Ni est comprise entre 0,2mm et 2,0mm. La hauteur des picots 112 est comprise entre 0,1 mm et Ns-Ni. De préférence la hauteur des picots est comprise entre 0,5 et 0,9 avec une différence de niveau Ns-Ni supérieure à 0,5 mm. La hauteur des picots 120 à l'intérieur des zones A' 1 est de préférence comprise entre 0, lmm et Ns-Ni. De préférence, elle est égale à Ns-Ni de manière en particulier à ce que les protubérances correspondantes sur le papier forment des zones de liaison avec le pli adjacent. io Lorsqu'on place une feuille de papier sur la surface du cylindre ainsi défini et qu'on applique un cylindre de caoutchouc sur la feuille, celleci en épouse le relief. On observe qu'en raison de la présence de l'arête DA entre les parois 114 et la surface de niveau N, la feuille subit un fort pincement. Pour obtenir ce pincement on applique le caoutchouc avec une pression suffisante sur la surface gravée pour qu'il pénètre dans les cavités des zones Al. Une concentration des contraintes au niveau de l'arête conduit à un marquage prononcé de la feuille le long de cette ligne d'arête. Elle contribue à former le relief de la zone Al, en particulier par l'ombre que le marquage produit lorsque la feuille est éclairée en lumière inclinée On choisit les paramètres de manière que le caoutchouc épouse les picots pour se rapprocher le plus possible du niveau Ni. lU REVENDICATIONS 1) Feuille comprenant au moins un premier pli P 1 et un deuxième pli P2 superposés de papier absorbant, tel que l'ouate de cellulose, chacun de grammage compris entre 10 et 40 g/m2, le dit premier pli présentant sur sa face externe des cavités, formées par gaufrage, correspondant à des protubérances sur son autre face adjacente au second pli, caractérisée par le fait que le premier pli P1 comprend des premières zones Al formant des cellules avec des premières cavités (12), les cellules étant lo entourées par des secondes zones A2 avec des secondes cavités (18), les premières zones Al étant en relief sur la dite face externe par rapport aux secondes zones A2 avec une différence de niveau NA, les premières zones Al présentant un contour D formé par une ligne de marquage. 2) Feuille selon la revendication 1 dont la profondeur des premières cavités (12) est au plus égale à la profondeur des secondes cavités augmentée de la différence de niveau NA 3) Feuille selon l'une des revendications 1 et 2 comprenant des troisièmes zones A3 non gaufrées entre les secondes zones A2. 4) Feuille selon l'une des revendications 1 à 3 dont les secondes cavités (18) sont au moins en partie alignées avec le dit contour D. 5) Feuille selon l'une des revendications 1 à 4 dont les premières cavités (12) sont de forme tronconique. 6) Feuille selon l'une des revendications 1 à 5 dont les premières zones Al comportent des troisièmes cavités (20) de sommet ayant une forme linéaire. 7) Feuille selon l'une des revendications 1 à 6 dont le second pli P2 n'est pas gaufré. 8) Feuille selon l'une des revendications 1 à 6 dont le second pli P2 est gaufré et présente des protubérances, les deux plis étant en contact par les sommets des protubérances correspondant aux secondes cavités (18). 9) Feuille selon la revendication 7 ou 8 dont les deux plis sont liés par l'intermédiaire au moins d'un dépôt de colle sur le sommet des secondes protubérances (18). 10) Feuille selon la revendication 9 dont les premières protubérances ne sont pas collées. 11) Dispositif pour la fabrication d'une feuille selon l'une des revendications 1 à 10 comprenant au moins un cylindre (100) à io revêtement rigide convenablement gravé de manière à présenter des premières zones Al formant des cellules entourées par des secondes zones A2, les premières zones Al comprenant des premiers picots (112) et les secondes zones A2 comprenant des seconds picots (118), le fond de la gravure des premières zones étant à un niveau Ni, par rapport à l'axe de rotation du cylindre, inférieur au niveau N du fond de la gravure des secondes zones. 12) Dispositif selon la revendication 11 dont le sommet des premiers picots (112) est à un niveau inférieur à celui Ns des sommets des seconds picots (118). 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12 dont la surface de transition entre les premières zones Al et les secondes zones A2 est constituée au moins en partie de parois (114) de surface tronconique définissant une arête DA dite de pincement. 14) Dispositif selon la revendication 13 dont l'angle formé par la tangente de la paroi (114) au niveau de l'arête DA et le rayon du cylindre est compris entre 20 et 50 de préférence entre 25 et 35 . 15) Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14 dont la différence N-Ni est comprise entre 0,lmm et 1,3mm. 16) Dispositif selon la revendication 15 dont la différence Ns-N est 35 comprise entre 0,1 et 0,7mm 17) Dispositif selon la revendication 16 dont la différence Ns-Ni est comprise entre 0,2 et 2,0 mm. 18) Procédé pour fabriquer une feuille selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel on gaufre une bande de papier absorbant au moyen d'un 40 dispositif selon l'une des revendications 11 à 17.