Brevet FR2872806A1 — publié le 20060113

SYSTEME DE DISTRIBUTION DE ROULEAUX DE PAPIERS A MANDRINS CONDUCTEURS L'invention se rapporte au domaine des rouleaux de papier à usage unique utilisés notamment par le grand public ou en collectivités et connus sous des appellations telles que papier hygiénique, rouleaux d'essuyage, rouleaux d'essuie-tout ou rouleaux d'essuie-mains. Pour l'utilisation en collectivité, le produit (rouleau) est placé le plus souvent dans un appareil distributeur qui supporte et protège le rouleau et qui io assure la distribution du papier. Parmi quelques fonctions importantes du distributeur, on peut citer le stockage de papier, l'hygiène, le contrôle de la consommation. Le distributeur et le produit qu'il contient sont souvent considérés comme des systèmes. Ils seront nommés ainsi dans la suite de ce texte. Le coût des distributeurs est relativement élevé et, si rien n'est prévu, le distributeur peut convenir à plusieurs types de produits. Dans ces conditions le risque commercial existe de voir des produits concurrents fonctionner dans un distributeur qui a été fourni par un autre fournisseur. En outre, des produits non spécifiquement destinés à un distributeur peuvent en dégrader le fonctionnement, voire s'endommager avant utilisation. Pour éviter ce genre de problème, des systèmes dits captifs ont été développés de manière à ne convenir qu'à un seul type de produit ou à une famille de produits, spécialement adaptés. Pour rendre un système captif différents moyens existent: on trouve notamment des embouts plastiques de forme spéciale, placés par exemple à l'intérieur du mandrin du rouleau sur lequel le produit est enroulé et qui coopèrent avec des supports placés dans le distributeur. Sans ces embouts, le rouleau ne peut pas être mis en place ou ne peut pas être utilisé correctement. Le principal inconvénient de ce type de dispositif est d'ordre économique: il faut fabriquer des éléments additionnels qui n'ont pas un intérêt majeur pour l'utilisateur du système et qui, de plus, seront inutilisables une fois le rouleau terminé. Ces pièces plastiques représentent donc un surcoût et un déchet supplémentaire une fois le rouleau terminé. On connaît aussi des rouleaux comportant des gorges qui coopèrent avec des supports spéciaux: un rouleau sans gorge ne peut être maintenu dans le distributeur ou alors, la porte de ce dernier ne peut pas se fermer, du fait de l'encombrement différent du rouleau sans gorge. Ce type de gorge est très efficace mais sa fabrication nécessite des installations de transformation complexes. On trouve également dans les distributeurs motorisés automatiques ou semi automatiques, électriques ou électroniques des mandrins avec des codes barres lus par des lecteurs présents sur des supports spéciaux: un rouleau sans code barre ne peut faire fonctionner le système motorisé ; de ce fait le papier ne peut être dévidé. L'utilisation de code barre est très efficace, mais la fabrication du distributeur entraîne un surcoût du fait de la présence du lecteur de code barre. L'objet de l'invention est de fournir un moyen simple économique et fiable permettant de rendre captif un distributeur automatique ou semi io automatique, électrique ou électronique pour papier en rouleaux, tout en utilisant des moyens simples, conventionnels de transformation du papier. Son principe est le suivant: la majorité des rouleaux de papiers utilisés dans les distributeurs sont réalisés par enroulement sur des mandrins, la plupart du temps en carton, obtenus par enroulement, superposition et collage des bandes de papier. L'invention se propose d'optimiser ces mandrins de manière à leur conférer une fonction supplémentaire en liaison avec le distributeur dans lequel ils seront placés. Cette fonction consiste à doter le mandrin de propriétés de conduction électrique, permettant ainsi à celui-ci de jouer le rôle d'interrupteur au sein du distributeur prévu à cet effet. Ainsi, l'invention a pour objet un système de distribution de produit enroulé autour d'un élément de type mandrin, ledit produit définissant une structure de type cylindre et ledit système comprenant notamment: un châssis - un moyen de support et de liaison du rouleau dans le châssis. Conformément à l'invention, le mandrin comprend un élément conducteur électrique destiné à coopérer avec un élément du châssis afin de constituer ensemble un élément d'un circuit électrique. L'invention porte avantageusement sur la fonction conducteur d'électricité conférée au mandrin. Ainsi, l'élément conducteur de courant peut consister en une couche de matériau conducteur en contact avec tout ou partie de la surface interne et/ou externe du mandrin. Plus spécifiquement, ladite couche conductrice peut présenter une épaisseur comprise entre quelques micromètres et environ 1 mm. Différentes solutions techniques sont susceptibles de réaliser l'invention. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le mandrin comprend un cylindre cartonné revêtu intérieurement d'une couche de matière conductrice tel que cuivre ou aluminium. Ainsi, la couche de matière conductrice peut consister en un ruban métallique collé en surface dudit cylindre cartonné. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur comprend un réseau de fils métalliques tissés ou tricotés entre eux. Avantageusement, les fils conducteurs peuvent présenter un diamètre lo de l'ordre de 50 pm Sans sortir du cadre de l'invention, l'élément conducteur peut comprendre un réseau de polymères ou élastomères tissé et chargés d'éléments conducteurs, par exemple en carbone, argent, nickel, cuivre ou aluminium. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur consiste en une couche de matière conductrice formée par une peinture ou une encre comprenant des particules (ou charges) conductrices. En outre, le système selon l'invention comprend au moins un élément destiné à assurer la liaison électrique entre le mandrin et le châssis. Cet élément peut se présenter sous la forme d'un embout, présentant un contact conducteur, emmanché dans une extrémité du mandrin. L'invention vise en outre un mandrin conducteur destiné à être utilisé dans un système de distribution de rouleaux. D'autres caractéristiques, détails, avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite à titre illustratif et nullement limitatif en liaison avec les dessins sur lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'une installation de fabrication de mandrins conducteurs selon l'invention; - la figure 2 est un schéma illustratif d'un moyen de formation par collage d'un mandrin selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 3A est un schéma illustrant la formation par enroulement d'un mandrin selon l'invention; la figure 3B est une coupe simplifiée dans l'épaisseur d'un mandrin selon l'invention; - la figure 4 est une photographie de l'intérieur d'un mandrin revêtu partiellement d'une bande conductrice; - la figure 5 est une photographie de l'intérieur d'un mandrin totalement revêtu d'une bande conductrice; - la figure 6 est un schéma de principe d'un circuit électrique d'un distributeur, comprenant un mandrin selon l'invention; la figure 7A est constituée respectivement d'une coupe transversale et d'une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un embout de distributeur; et - la figure 7B est constituée respectivement d'une coupe transversale et d'une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un embout selon l'invention. Ainsi, la figure 1 illustre un ensemble de fabrication de mandrin io spécifiquement destiné au système de distribution selon l'invention. Plus précisément, la figure 1 concerne un mode de réalisation d'un tel mandrin. Une ou plusieurs bandes de carton 10 sont déroulées depuis une ou plusieurs bobines (non référencées) simultanément à une bande de matière conductrice 11. Cette dernière peut être conductrice en elle-même ou bien revêtue d'un matériau conducteur. Par matériau conducteur, on choisira par exemple l'aluminium, le cuivre, le nickel... Les bandes 10 permettent de rigidifier le mandrin finalement obtenu et de lui conférer une certaine épaisseur. Les différentes bandes 10, 11 sont amenées vers un poste d'encollage 20 dont un exemple de réalisation est illustré plus en détail sur la figure 2. En sortie de l'unité d'encollage, les bandes 10, 11 sont disposées les unes à côté des autres, dans un même plan horizontal et amenées ainsi jusqu'à une broche 30 sur laquelle elles sont simultanément enroulées comme il sera explicité plus loin en relation avec les figures 3A et 3B. Une courroie 40 assure l'entraînement des bandes 10, 11 autour de la broche 30 ainsi que leur serrage contre elle, afin de réaliser la cohésion des bandes entre elles ainsi que leur mise en forme. Les bandes 10, 11, ainsi réunies au niveau de la broche 30, forment un cylindre, ou mandrin creux, pourvu préférentiellement intérieurement d'une couche conductrice. A titre d'exemple illustratif, la figure 2 représente un moyen d'encollage 20 d'au moins une des bandes 10, 11. Le moyen est connu en lui-même, de sorte qu'il sera brièvement décrit. La bande à encoller 10 arrive sur un premier cylindre 21 destiné à la brider et à la guider. La bande 10 vient ensuite en contact avec un deuxième cylindre 22 de transfert de la colle. Un troisième cylindre 23, placé en aval du deuxième cylindre 22 relativement au sens de défilement de la bande 10, permet d'amener la colle sur le deuxième cylindre 22. Les trois cylindres 21, 22, 23 présentent des axes parallèles, perpendiculaires à la direction de défilement de la bande au niveau du moyen d'encollage 20. Bien entendu un bac 24 disposé au-dessous des cylindres permet de contenir la colle. Préférentiellement, près de l'extrémité de sortie de la bande, un râcle 25 ou tout autre moyen permettant de contrôler et limiter la quantité de colle, est prévu. Bien entendu, d'autres façons de déposer de la colle sur une des bandes 10, 11 peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention: ainsi des buses peuvent projeter de la colle sur la ou les bandes; un collage de type hot-melt peut être prévu; ou encore un ruban adhésif double face (préencollé) peut être mis en contact avec l'une au moins des bandes 10 formant la structure rigide du mandrin final. La figure 3A illustre schématiquement, par une vue de dessus, le mode d'enroulement des bandes 10, 11 autour de la broche 30. De façon classique, les bandes 10, 11 arrivent avec un angle a non nul vis à vis de la perpendiculaire à l'axe de la broche. Elles sont entraînées autour de la broche 30 par la courroie 40. On obtient ainsi un enroulement spiralé (ou hélicoïdal) des bandes 10, 11 autour de la broche 30, avec un recouvrement plus ou moins important. La figure 3B, coupe AA issue de la figure 3A, montre l'arrangement des bandes: sur la bande (cartonnée) externe 10 est déposée une couche de colle C qui assure la liaison avec la bande interne conductrice 11; les bandes 10, 11 sont latéralement décalées. Les flèches F sur la figure 3A symbolisent l'effort de serrage de la courroie 40 contre la broche 30, effort qui assure une bonne liaison et cohésion des bandes 10, 11 entre elles, comme il a déjà été dit. Après plusieurs rotations autour de la broche 30, les différentes bandes 10, 11 liées entre elles forment un cylindre conducteur qui est ensuite découpé en mandrins conducteurs individuels 50 tels que visibles sur les photos des figures 4 et 5 par exemple. Sur la figure 4, le mandrin 50 est revêtu intérieurement et partiellement d'une couche conductrice 50 c constituée par la bande 11 selon le mode de réalisation décrit ci-avant. Sur la figure 5 la surface interne du mandrin conducteur 50 est entièrement recouverte d'une couche de matière conductrice 50 c. A titre illustratif, ladite couche conductrice peut présenter une épaisseur comprise entre quelques micromètres (une dizaine) et environ 1 mm. La structure 10 qui assure la rigidité du mandrin 50 peut quant à elle présenter une épaisseur d'environ 1 mm à environ 3 mm. La couche conductrice 50 c peut se trouver sur la face interne et/ou sur la face externe et/ou intercalée entre les couches (par exemple cartonnées 10) structurelles de chaque mandrin. La largeur de la bande conductrice 50 c peut être égale ou non à celle io des bandes 10. Le mode de réalisation décrit ci-avant est préféré notamment en termes de coûts car il suffit, à partir d'une installation classique de formation de mandrins, d'ajouter une bande conductrice 11 en entrée, par exemple à la place d'une bande existante non conductrice. D'autres modes de réalisation de l'invention, tout aussi performants peuvent être obtenus sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, l'élément conducteur peut consister en un réseau de fils conducteurs associés entre eux par exemple par tissage ou par tricotage. Le réseau de fils et/ou de fibres conducteurs peuvent également former ensemble une structure nontissé . On entend, ici par non tissé un ensemble de fils et/ou fibres assemblés de manière à former une nappe dont le grammage peut varier d'environ 35-50 g/m2. Un fil présente une longueur de quelques cm à plusieurs mètres voire plusieurs centaines de mètres, tandis qu'une fibre peut présenter une longueur de quelques millimètres à environ 100 millimètres. Ces longueurs n'étant évidemment données qu'à titre illustratif, afin de clarifier les différents termes utilisés. Les fils peuvent être par exemple constitués de nickel et présenter un diamètre d'environ 50 micromètres. La couche ou voile ainsi formée est associée à un élément rigide, structurel par toute méthode connue en soi; par exemple par contre collage comme explicité ci-avant en référence à la figure 1. Un autre mode de réalisation du mandrin conducteur 50 selon l'invention peut consister à réaliser l'élément conducteur 50 c par dépôt d'une couche de peinture ou d'encre comprenant intrinsèquement des particules conductrices. Par exemple une couche de polymères ou d'élastomères chargée de particules d'argent ou de cuivre ou de nickel ou encore de carbone peut être prévue, réalisée par extrusion, enduction ou autre technique connue. Les particules présentent couramment un diamètre de l'ordre de quelques mm, et la couche peut présenter une épaisseur de quelques microns à 1 mm. Les mandrins conducteurs électriques ainsi fabriqués sont destinés à être incorporés dans des distributeurs motorisés automatiques ou semiautomatiques, électroniques ou électriques. Les modifications nécessaires à ces distributeurs, pour leur permettre de fonctionner avec ce type de mandrins, sont minimes. En effet, il suffit de réaliser une dérivation du système électrique de façon à avoir un circuit ouvert sans la présence d'un tel io mandrin et un circuit fermé avec un mandrin conducteur. On se rend donc compte que le mandrin conducteur joue ici le rôle d'interrupteur . La figure 6 illustre le principe de fonctionnement d'un distributeur selon l'invention: le mandrin conducteur 50 est mis en contact avec deux embouts 60 munis de contacteurs; l'énergie électrique peut provenir d'une batterie 70 ou du secteur: cette source d'énergie commande le distributeur pour des fonctions comme l'avancement automatique du papier, la détection du bourrage... Un distributeur automatique connu est décrit par exemple dans les demandes de brevet EP 1 232 715, EP 1 231 823, EP 1 230 886. Des distributeurs de ce type comprennent un châssis destiné à maintenir et positionner un ou plusieurs rouleaux de papier, des moyens pour distribuer le ou les rouleaux en papier, et des moyens de commande des moyens de distribution. Lesdits moyens de commande réagissent à des signaux électriques de capteurs. Par exemple des capteurs de proximité, destinés à détecter la présence de l'utilisateur autour du distributeur, permettent de faire dévider une longueur déterminée de papier. Un rouleau avec mandrin conducteur tel que décrit ci-avant convient particulièrement bien à de tels distributeurs. Afin de réaliser le contact et l'adaptation de rouleaux tels que décrits ci-avant dans ce type de distributeur automatique, des pièces de liaison sont nécessaires. Les figures 7A et 7B sont des coupes respectivement transversales et longitudinales d'embouts 60 susceptibles de coopérer et venir en contact 35 avec le mandrin conducteur 50. Chaque embout présente une zone cylindrique 61 destinée à être mise en contact avec la paroi interne du mandrin 50, ainsi qu'une couronne d'extrémité 62 qui vient en butée contre une des extrémités du mandrin. L'embout 60 est préférentiellement emmanché à force dans le mandrin 50. Selon la figure 7A la zone cylindrique 61 de l'embout 60, est extérieurement recouverte d'un cylindre conducteur 63 qui, lorsque l'embout 60 est placé à l'une des extrémités du mandrin 50, vient en contact avec sa surface interne, fermant ainsi le circuit électrique de commande tel que schématisé sur la figure 6. Conformément au mode de réalisation représenté sur la figure 7B, la zone cylindrique 61 de l'embout 60 est partiellement recouverte d'un io contacteur 64. Une autre forme possible de réalisation de l'élément conducteur (50c) peut consister en un élément filaire associé par tout moyen connu à la structure rigide 10 du mandrin; l'élément filaire étant disposé de façon à venir au contact avec les éléments de contact 64 du circuit électrique du distributeur. Bien entendu d'autres types d'éléments de liaison et/ou d'éléments conducteurs peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Système de distribution de produit enroulé autour d'un élément de type mandrin (50), ledit produit définissant une structure de type cylindre, et 5 ledit système comprenant notamment: - un châssis - un moyen de support et de liaison du rouleau dans le châssis caractérisé en ce que le mandrin (50) comprend un élément conducteur électrique (50c) destiné à coopérer avec un élément du châssis afin de io constituer ensemble un élément d'un circuit électrique. 2) Système de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur de courant consiste en une couche (50c) de matériau conducteur en contact avec tout ou partie de la surface interne et/ou externe du mandrin. 3) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche conductrice présente une épaisseur comprise entre quelques pm et environ 1 mm. 4) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin conducteur comprend un cylindre cartonné revêtu intérieurement d'une couche de matière conductrice (50c). 5) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière conductrice consiste en un ruban métallique collé en surface dudit cylindre cartonné. 6) Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, 25 caractérisé en ce que la couche de matière conductrice est réalisée en cuivre ou en aluminium. 7) Système de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément conducteur comprend un réseau de fils métalliques tissés ou tricotés entre eux. 8) Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fils conducteurs présentent un diamètre de l'ordre de 50 pm 9) Système de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément conducteur comprend un réseau de polymères ou élastomères tissé et chargés d'éléments conducteurs. 10) Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments conducteurs sont constitués de carbone, argent, nickel, cuivre, aluminium. 11) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément conducteur consiste en une couche de matière conductrice formée par une peinture ou en une encre comprenant des particules (charges) conductrices. 12) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément (60) destiné à assurer la liaison électrique entre le mandrin (50) et le châssis. 13) Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément de liaison consiste en un embout (60) présentant un contact conducteur (63; 64), emmanché dans une extrémité du mandrin (50). 14) Mandrin conducteur destiné à être utilisé dans un système de lo distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un élément structurel, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément conducteur électrique (50c).