Brevet FR2906184A1 — publié le 20080328

PROCEDE D'ASSOCIATION DE PLIS FORMANT UNE FEUILLE ABSORBANTE La présente invention concerne le domaine des papiers absorbants à base d'ouate de cellulose, à usage sanitaire ou domestique tels que le papier hygiénique, les essuie-mains ou tout papier d'essuyage, les serviettes de table ... Pour la réalisation de tels produits, on utilise généralement l'ouate de cellulose appelée également papier tissue. Il s'agit d'un papier absorbant de io faible grammage, compris entre 10 et 45 g/m2, obtenu par voie humide à partir de fibres papetières. II comprend, éventuellement, des additifs chimiques dans de faibles proportions, selon l'usage auquel il est destiné. Il peut être obtenu par pressage de la feuille encore humide sur un cylindre chauffé de grand diamètre, sur lequel elle est séchée et dont elle est 15 détachée ensuite au moyen d'une lame métallique appliquée contre celui-ci, transversalement à son sens de rotation. Cette opération a pour but de crêper la feuille qui présente alors des ondulations transversales à son sens marche. Le crêpage confère une certaine élasticité à la feuille en même temps qu'il en augmente l'épaisseur et lui procure des propriétés tactiles. 20 Un autre mode de fabrication connu comprend une première étape de séchage de la feuille, au moins en partie, au moyen d'un courant d'air chaud la traversant. Celle- ci peut ensuite être crêpée ou non. De manière générale, la feuille ainsi fabriquée est ensuite transformée dans une autre phase distincte de fabrication dite de transformation ou 25 converting et associée à d'autres feuilles alors dénommées plis pour former le produit final en papier absorbant. En effet, lorsque l'on souhaite conférer des propriétés particulières à une feuille telle que l'épaisseur, la douceur, le gonflant, on peut choisir d'associer plusieurs plis entre eux. 30 L'association peut être de nature chimique par collage par exemple, ou bien de nature mécanique. Concernant le collage les procédés connus consistent à déposer un film de colle sur tout ou partie de la surface de l'un des plis, puis à mettre en contact la surface encollée avec la surface d'au moins un autre pli. 35 Ce type d'association nécessite un équipement spécifique, additionnel dans la chaîne de fabrication ce qui représente un coût, des difficultés techniques supplémentaires. En outre, la colle en elle-même est chère, encrasse les cylindres de l'unité de gaufrage et peut induire une rigidité supplémentaire, non souhaitée, sur le produit final dont la douceur sera par 2906184 2 ailleurs diminuée par la présence de la colle. Ces inconvénients ont amené certains fabricants à se tourner vers des associations de type mécanique. Dans ce cas, l'association des plis peut être réalisée par moletage ou par compression, en phase de transformation ou converting. 5 Le moletage consiste classiquement à comprimer les plis à associer entre une molette (ou roue gravée, pourvue d'éléments en relief) et un cylindre lisse. Chaque bande moletée correspond donc à la largeur d'une molette. Les bandes peuvent former des bandes décoratives sur la feuille. io A titre illustratif le brevet US 3,377,224 décrit un papier tissue réalisé par un tel procédé. Etant donné qu'une largeur très limitée de papier est moletée, un inconvénient notable réside dans la délamination des zones non moletées. En outre, l'association par moletage est limitée lorsque l'on souhaite 15 réaliser des motifs sur toute la largeur d'une laize. En effet, même si un nombre important de molettes sont disposées côte à côte (créant ainsi un grand nombre de bandes) il peut subsister des zones sans moletage. Le document EP 1 362 953 illustre un exemple particulier d'installation et de procédé utilisant le moletage. La différence majeure vis-à-vis du 20 procédé basique décrit ci-avant réside en ce que l'association des plis a lieu selon de larges bandes parallèles (sens marche de la machine) sur la feuille, et en ce que l'on applique une pellicule d'additif tel que de l'huile sur l'une au moins des faces de la feuille afin d'obtenir un filigranage simultanément à l'association. 25 Par ailleurs, le moletage crée globalement des problèmes de lisibilité du motif gaufré s'il existe, car, de façon connue, le moletage écrase les motifs de gaufrage déjà formés sur la feuille. En outre, dans le cas où un nombre important de molettes est utilisé, le réglage et/ou le calage des molettes rend la production difficile et complexe. 30 On connaît aussi le document EP 1 533 112 ou encore EP 0 672 402 qui décrivent des procédés et installations d'association de plusieurs plis en ouate de cellulose, selon lesquels l'association est réalisée par rnoletage des plis qui passent entre au moins une série de molettes gravées selon différents motifs et un contre-cylindre de pression ou cylindre marieur, sous 35 une certaine pression. Ces solutions sont intéressantes mais engendrent des problèmes notamment au niveau des zones (bandes) entre les molettes car encore une fois la feuille n'ayant pas été comprimée les plis qui la constituent ne sont pas 2906184 3 associés dans ces zones. Les feuilles présentent donc des bandes plus ou moins larges non associées et dépourvues de motifs. De plus ces solutions antérieures induisent des contraintes au niveau des motifs de gravure des molettes dès que l'on souhaite réaliser un motif 5 uniforme sur toute la laize du cylindre. En effet après une telle association les rouleaux (ou log) obtenus étant découpés pour former les rouleaux finaux (d'essuie-tout, de papier toilette ou autre destination), si des discontinuités (ou absence) de gravures sont présentes, la coupe doit impérativement être réalisée dans les discontinuités ro ce qui nécessite des réglages et tolérances très fins de l'outil de coupe. Un besoin existe donc pour une production industrielle aisée et rapide de feuilles multi plis en ouate de cellulose, associées par marquage et sans collage. La présente invention a pour objet un procédé d'association sans colle, 15 par marquage par pression d'au moins deux plis à base d'ouate de cellulose, caractérisé en ce qu'il consiste à gaufrer selon un motif de gaufrage au moins un premier pli par passage entre un premier cylindre et un cylindre extérieurement recouvert d'un caoutchouc, puis à associer au moins un deuxième pli avec ledit premier pli en faisant passer lesdits plis entre un 20 premier cylindre en acier gravé d'axe CC' et au moins une première série de petits cylindres coaxiaux extérieurement lisses d'axe XX', puis entre ledit premier cylindre et une deuxième série de petits cylindres coaxiaux extérieurement lisses d'axes YY', les axes CC', XX' et YY' étant horizontaux et parallèles. 25 On réalise ainsi une association de plusieurs plis, de bonne qualité, d'une façon simple, fiable et avec une vitesse de production intéressante. L'association est opérée selon tout ou partie du motif de gaufrage et/ou de gravure du cylindre gravé, de façon uniforme sur toute la laize des plis à associer. 30 Conformément à l'invention, les petits cylindres de chaque série sont axialement éloignés les uns des autres d'une distance sensiblement égale à leur largeur, et disposés en quinconce d'une série à l'autre, de telle sorte qu'une largeur de recouvrement selon le sens travers soit comprise entre 0,1 mm et environ 10 mm, préférentiellement de 1 mm, soit réalisée. 35 Cette caractéristique permet d'obtenir une association régulièrement répartie, très uniforme sur toute la laize d'un log, même si celle-ci est relativement grande. Aucun pli, ni aucun décollement n'est observé sur la laize produite. La découpe des rouleaux est de ce fait moins délicate car elle nécessite moins 2906184 4 de précision. Ainsi une production à une vitesse plus importante que dans l'art antérieur peut être réalisée. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'un au moins des plis est gaufré individuellement préalablement à l'association. 5 Sans sortir du cadre de l'invention, l'un au moins des plis n'est pas gaufré avant l'association. Par ailleurs, les axes XX' et YY' sont angulairement écartés d'un angle a mesuré selon l'axe CC', compris entre 10 et 180 . Avantageusement, les plis passent sous une troisième série de petits io cylindres lisses coopérant avec ledit cylindre gravé. De façon intéressante, tout ou partie des petits cylindres sont réglables individuellement en pression contre le cylindre gravé et/ou, en positionnement axial et/ou pseudo axial comme il sera explicité ci-après. Cette modularité et ce réglage individuel des molettes (ou petits 15 cylindres) permet de répartir uniformément les charges le long de la laize quelle que soit sa dimension et notamment lorsque le cylindre gravé présente une flèche au centre. De façon avantageuse, les plis à associer sont plaqués contre le cylindre gravé pendant et entre toutes les étapes de l'association. 20 Par ailleurs, le cylindre caoutchouc, le premier cylindre et les petits cylindres, sont respectivement positionnés et réglés de telle sorte que le contact entre le premier cylindre gravé et chacun des petits cylindres lisses est réalisé sous une pression spécifique comprise entre environ 40 et environ 250 N/mm2. 25 D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe montrant des principaux éléments susceptibles de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; 30 - la figure 2 est un dessin en perspective montrant les positions respectives du cylindre gravé, des molettes lisses et du contre-cylindre, selon un mode de réalisation de l'invention. Ainsi, selon le schéma de la figure 1, l'association des plis à base d'ouate de cellulose est essentiellement réalisée grâce à leur passage 35 successif entre une première série de molettes ou petits cylindres lisses 1 et un cylindre gravé 2 au niveau d'un premier nip , puis entre une deuxième série de molettes ou petits cylindres lisses 3 et ledit cylindre gravé 2. 2906184 5 Le cylindre gravé 2 peut être extérieurement constitué d'un acier et présente par exemple un diamètre d'environ 600 mm, et une longueur de 2700 mm, voire 3400 mm. Sans sortir du cadre de l'invention, le cylindre gravé 2 peut être 5 extérieurement durci. Un autre cylindre 4 extérieurement revêtu de caoutchouc est en outre prévu. Un caoutchouc de dureté comprise par exemple entre 40 et 80 ShA (dureté Shore A) est utilisé. Tous les cylindres 1, 2, 3, 4 présentent des axes de rotation parallèles io entre eux, horizontaux. Par ailleurs les petits cylindres (ou molettes) 1, 3 peuvent être réalisés en acier durci. Avantageusement, les cylindres et séries de cylindres sont disposés comme illustré sur la figure 1, les axes (respectivement CC' et AA') des is cylindres gravés 2, et en caoutchouc 4 appartenant sensiblement à un même plan horizontal, tandis que les axes de rotation XX' et YY' des petits cylindres 1, 3 sont angulairement écartés d'un angle a mesuré selon l'axe CC' du cylindre gravé. L'angle a peut être compris entre 10 et 180 , préférentiellement entre 20 90 et 150 . Les séries de petits cylindres 1, 3 sont disposés dans un secteur opposé à celui auquel appartient le cylindre en caoutchouc 4, de sorte qu'un équilibre des forces appliquées au cylindre gravé est globalement et aisément réalisé. 25 Selon le mode de réalisation illustré à la figure 1, un premier pli (ou groupe de plis) 5 est gaufré entre le cylindre caoutchouc 4 et le cylindre gravé 2. Comme il sera davantage explicité ci-après, les motifs de gaufrage peuvent avantageusement être quelconques, continus, uniformes ou non le 30 long de la laize. Autrement dit les motifs de gaufrage peuvent être choisis sans contrainte par le fabricant. Un deuxième pli ou groupe de plis 6 peut en outre être amené (par tout moyen connu en soi et non représenté) dans le nip entre le cylindre gravé 2 et la première série de molettes 1, où il est associé au premier pli (ou groupe 35 de plis) 5. Une association est ainsi réalisée au niveau des protubérances du cylindre gravé, sur une partie de la surface des plis, selon des bandes parallèles au sens de défilement des feuilles. 2906184 6 Cette association est complétée puisque les deux plis ainsi positionnés et associés passent ensuite dans le nip entre la deuxième série de petits cylindres lisses 3 et le cylindre gravé 2. Les petits cylindres lisses 3 étant transversalement décalés vis-à-vis 5 des petits cylindres 1, comme visible sur les figures 2 et 3, on réalise ainsi une association sur toute la surface de la laize. Avantageusement on prévoit une zone axiale de recouvrement (e) des surfaces couvertes par les molettes tel qu'illustré par le schéma de la figure 3. Une largeur de recouvrement (e) plus spécifiquement préconisée est d'au io moins 0,1 mm et préférentiellement d'environ 1 mm. Elle peut raisonnablement être comprise entre 0,1 et 10 mm. Ce décalage particulier garantit l'association sur toute la largeur de la laize sans aucune zone non associée et avec une certaine tolérance pour le positionnement de chacun des petits cylindres. 15 Avantageusement on observe selon l'invention une meilleure visibilité du motif de gaufrage au niveau des zones d'association car la pression exercée entre le cylindre gravé 2 et les petits cylindres 1, 3, au moment de l'association crée un filigranage du papier. Les contraintes inhérentes aux procédés connus (notamment en ce qui 20 concerne le motif d'association) sont donc inexistantes selon l'invention. Le motif de gaufrage peut être uniforme sur toute la laize, à un ou plusieurs niveaux, ou bien différent selon des bandes parallèles. Par ailleurs, le deuxième pli (ou groupe de plis) 6 peut être gaufré ou non, crêpé ou non lorsqu'il rejoint le premier pli 5 au niveau du nip entre le 25 cylindre gravé 2 et la première série de petits cylindre 1. En outre, les défauts de géométrie du cylindre gravé 2 et/ou des molettes 1, 3 sont compensés par l'utilisation de molettes réglables individuellement : plus précisément la force d'appui de chaque molette 1, 3 contre le cylindre gravé 2 peut être réglée ainsi que sa position sur l'un des 30 axes XX' ou YY'. Cette modularité dans le réglage des molettes a un impact direct sur la qualité du produit obtenu. Chaque molette peut être déplacée le long de son axe de rotation (XX', YY') afin de régler la largeur de recouvrement (e) précitée. 35 Le parallélisme ou réglage pseudo-axial de chaque molette peut en outre être réglé. Il s'agit ici de régler angulairement l'axe de rotation de chaque molette vis-à-vis de l'axe de rotation du cylindre gravé 2. 2906184 7 Sans sortir du cadre de l'invention et sans changer le positionnement relatif de chacun des cylindres ou série de cylindre 1, 2, 3, 4, l'orientation de cet ensemble peut être différente de celle illustrée et explicitée ci-avant. En particulier les axes AA' et CC' des cylindres 2 et 4 peuvent 5 appartenir non pas à un plan horizontal mais à un plan vertical ou sensiblement vertical. Dans tous les cas, on cherche à répartir les forces appliquées au cylindre gravé 2, de façon optimale. La disposition des principaux éléments nécessaires à l'invention to permet avantageusement l'utilisation d'un même cylindre gravé 2 à la fois pour le gaufrage d'au moins un pli et pour l'association par marquage de plusieurs plis. Par ailleurs, selon une variante de l'invention, les molettes peuvent être réparties sur plus de deux axes de rotation, les axes étant disposés 15 autour du cylindre gravé 2 de façon à équilibrer les forces s'exerçant sur le cylindre 2. A titre d'exemple illustratif, il a été réalisé selon l'invention des feuilles de papier toilette constituées de deux plis d'ouate de cellulose de type CWP (Conventional Wet Press) de grammage total égal à 42 g/m2. L'un des plis est 20 gaufré avant l'association, par un microgaufrage comprenant plus de 30 protubérances/cm2 ; l'autre pli est gaufré entre les cylindres 4 et 2 avec un motif comprenant un réseau régulier de grosses et de petites protubérances : les grosses protubérances étant alignées et formant des losanges à l'intérieur desquels les petites protubérances sont disposées avec une haute densité. 25 Les deux plis sont associés grâce à deux séries de molettes 1, 3, chaque molette de chaque série ayant une largeur de 80 mm ; les molettes 1 sont décalées vis-à-vis des molettes 3 de façon à ce qu'il existe un recouvrement (e) d'environ 1 mm. Par ailleurs le cylindre gravé 2 a été extérieurement durci et présente 30 une dureté extérieure de 57 HRC (dureté Rockwell connue de l'homme du métier). Les molettes lisses sont extérieurement durcies et présentent une dureté inférieure de 2 à 20 HRC par rapport à celle du cylindre gravé 2. A titre illustratif les molettes lisses 1, 3 peuvent présenter une dureté extérieure de 47 HRC. 35 Les vitesses de défilement des plis, au niveau de l'association, peuvent être de l'ordre de 450 m/mn, voire davantage en fonction du type de fabrication. REVENDICATIONS 1) Procédé d'association sans colle, par marquage par pression, d'au moins deux plis (5, 6) à base d'ouate de cellulose, caractérisé en ce qu'il consiste à gaufrer selon un motif de gaufrage au moins un premier pli (5) par passage entre un premier cylindre (2) et un cylindre (4) extérieurement recouvert d'un caoutchouc, puis à associer au moins un deuxième pli (6) avec ledit premier pli (5) en faisant passer lesdits plis (5, 6) entre ledit premier cylindre (2) en acier gravé d'axe CC' et au moins une première série de petits lo cylindres (1) coaxiaux extérieurement lisses d'axe XX', puis entre ledit premier cylindre (2) et une deuxième série de petits cylindres (3) coaxiaux extérieurement lisses d'axes YY', les axes CC', XX' et YY' étant horizontaux et parallèles. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'association is est réalisée sur tout ou partie dudit motif de gaufrage. 3) Procédé d'association selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les petits cylindres (1 ; 3) de chaque série sont axialement éloignés les uns des autres d'une distance sensiblement égale à leur largeur, et disposés en quinconce d'une série à l'autre, de façon à obtenir une largeur de 20 recouvrement (e) selon le sens travers comprise entre environ 0,1 mm et environ 10 mm, préférentiellement d'environ 1 mm. 4) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième pli (6) est gaufré individuellement préalablement à l'association. 25 5) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième pli (6) n'est pas gaufré avant l'association. 6) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tout ou partie des petits cylindres (1, 3) 30 sont réglables individuellement en pression contre le cylindre gravé (2), et/ou en positionnement axial et/ou pseudo axial. 7) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plis (5, 6) à associer sont plaqués contre le cylindre gravé (2) pendant et entre toutes les étapes de 35 l'association. 8) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes XX' et YY' sont angulairement espacés d'un angle a mesuré selon l'axe CC' du premier cylindre en acier gravé (2), l'angle a étant compris entre 10 et 180 . 2906184 9 9) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plis (5, 6) passent sous une troisième série de petits cylindres lisses coaxiaux coopérant avec ledit cylindre gravé (2). 5 10) Procédé d'association selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre caoutchouc (4), le premier cylindre (2) et les petits cylindres (1, 3), sont respectivement positionnés et réglés de telle sorte que le contact entre le premier cylindre gravé (2) et chacun des petits cylindres lisses (1 ; 3) est réalisé sous une pression io spécifique comprise entre environ 40 et environ 250 N/mm2.