Brevet FR2914221A1 — publié le 20081003

FEUILLE ABSORBANTE A MOTIF DE GAUFRAGE UNIQUE La présente invention se rapporte à une feuille absorbante comprenant au moins deux plis constitués chacun d'au moins une feuille gaufrée de papier absorbant crêpé. L'invention concerne en particulier une feuille absorbante destinée au domaine de l'essuyage dans un usage ménager, domestique ou industriel, c'est-à-dire susceptible d'être utilisée comme essuie-tout, chiffon, etc. Dans l'industrie du papier à usage domestique ou sanitaire, on utilise, lo pour la réalisation des différents produits, un papier absorbant crêpé de faible grammage, habituellement compris entre 12 et 35 g/m2 par pli, tel que l'ouate de cellulose ou le tissu ouaté. On profite de la capacité d'allongement de ce matériau, conférée par le crêpage, pour le gaufrer. Le papier absorbant peut être de type TAD ou bien CWP, deux techniques d'obtention bien connues de 15 l'Homme de l'art. En effet le gaufrage donne du bouffant à la feuille et: il induit une amélioration de l'absorption des liquides, du toucher et de la douceur. On a cherché à augmenter davantage la capacité d'absorption en créant des feuilles multicouches obtenues en associant au moins deux couches, aussi 20 appelées plis, constitués chacun d'au moins une desdites feuilles gaufrées. Deux modes de gaufrage et assemblage des plis sont couramment mis en oeuvre selon les caractéristiques désirées du produit final. Le premier est connu dans le domaine sous la désignation " nested " ou à emboîtement. II consiste d'abord à gaufrer chacun des plis séparément 25 de manière à former en surface des protubérances généralement sensiblement tronconiques ou en troncs de pyramide. Ensuite on dépose de la colle sur le sommet des protubérances de l'un des plis, et on dispose des plis de façon que les faces présentant les protubérances viennent vis-à-vis, les protubérances de l'un entre les protubérances de l'autre. On assemble 30 enfin les plis de telle sorte que les protubérances ayant été encollées viennent s'emboîter entre les protubérances de l'autre pli. Ainsi les deux plis sont liés par des points de colle entre les sommets des protubérances d'un pli et des zones non gaufrées entre les protubérances de l'autre pli. On réalise une structure dont les vides ainsi ménagés sont propres à assurer à la feuille 35 une absorption améliorée. En outre, les faces extérieures ont un toucher lisse et moelleux en raison des zones en creux formées par le dos des protubérances. Cette technique est illustrée par exemple par le brevet US 3 867 225. Il est également connu de remplacer la liaison par collage par une liaison mécanique telle que le moletage ou le marquage. Le second mode d'assemblage est connu dans le domaine sous la désignation pointes/pointes. Il se distingue du précédent par la disposition relative des deux plis. Ceux-ci, après qu'ils ont été gaufrés séparément, sont amenés l'un sur l'autre de façon à faire coïncider les sommets des protubérances. Les plis sont liés entre eux par les sommets des protubérances, pointes contre pointes. Cette technique est illustrée par le brevet US 3,414,459. io Quand on considère les réalisations pratiques de ces structures, qu'elles soient du type " nested " ou pointes/pointes, on constate que les protubérances sont souvent disposées selon des rangées rectilignes en réseaux uniformes ou bien selon des motifs composés de figures polygonales : hexagones ou losanges, répartis uniformément dans les deux 15 directions, sens marche et sens travers, éventuellement sous forme d'arcs ou de courbes, formant notamment des ensembles régulièrement répartis sur la surface d'une feuille découpée. On a constaté avec surprise que l'on pouvait améliorer certaines caractéristiques du produit en choisissant une répartition différente des 20 protubérances, sur chaque feuille absorbante. Conformément à l'invention, la feuille absorbante découpée ou prédécoupée, destinée notamment à l'essuyage, comprend au moins deux plis ou groupe de plis de papier absorbant crêpé, de grammage compris entre 12 et 35 g/m2 par pli, l'un au moins des plis présentant un motif de gaufrage 25 composé de protubérances, dirigées vers l'intérieur de ladite feuille, et ménageant des cavités entre elles. Selon l'invention, une partie desdites protubérances sont réparties sur l'un au moins des plis, de façon à définir des portions de courbe formant notamment des cercles concentriques autour ou à proximité du centre 30 géométrique du contour de ladite feuille ; et l'ensemble des (protubérances appartenant à un pli de ladite feuille forme des alignements qui constituent un motif de gaufrage de symétrie centrale, vis-à-vis du centre géométrique du contour de ladite feuille. Cette disposition avantageuse des protubérances induit une 35 amélioration de l'absorption, de la résistance de chaque feuille, tel qu'il sera explicité et prouvé ci-après. Par ailleurs, sur chaque feuille, ledit motif de gaufrage peut présenter une symétrie d'ordre 2. De préférence, au moins 50 % desdites protubérances sont alignées selon des portions de courbe. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit motif de gaufrage comprend une zone centrale formée de cercles concentriques. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, ledit motif de gaufrage comprend une zone centrale formée de protubérances alignées selon une spirale. En outre, ledit motif de gaufrage peut comprendre une zone complémentaire de la zone centrale, formée de lignes de protubérances io parallèles entre elles. Les lignes de protubérances peuvent être droites et/ou courbes. Sans sortir du cadre de l'invention, le motif de gaufrage comprend en outre une zone périphérique encadrant ladite zone centrale et/ou ladite zone complémentaire. is De façon nouvelle et avantageuse, ces différents types de gaufrage induisent au niveau de chaque feuille non seulement des caractéristiques techniques intéressantes mais également une esthétique nouvelle et attractive pour le consommateur. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, chaque feuille 20 peut comprendre deux plis gaufrés associés l'un à l'autre selon une disposition de type " nested ". Les plis formant la feuille peuvent être associés entre eux par collage. Au niveau de chaque feuille conforme à l'invention, les protubérances présentent une densité moyenne comprise entre 2 et 50 protubérances/cm2. 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 une représentation d'un pli gaufré forrnant une face extérieure d'une feuille absorbante selon l'invention ; 30 - la figure 2 est une vue en perspective d'un maillage aux éléments finis de motifs carrés ; - la figure 3 est une vue partielle, en perspective d'un maillage aux éléments finis de motifs circulaires ; -les figures 4 et 5 sont des variantes de la figure 1, respectivement 35 pour un premier et un deuxième pli d'une feuille ; - la figure 6 représente une feuille absorbante de l'invention vue de dessus selon la ligne I-I de la figure 7 ; - la figure 7 représente une coupe transversale de la feuille coupée selon la ligne II-II de la figure 6 ; - la figure 8 illustre un pli gaufré selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 concerne un pli gaufré selon encore un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 10 est un motif de gaufrage selon l'art antérieur ; - la figure 11 montre des courbes comparatives d'absorption entre un produit de l'art antérieur et un produit selon l'invention ; et - les figures 12A et 12B montrent des courbes comparatives de résistance pour un tissue de type TAD, respectivement selon le sens marche io et le sens travers de chaque feuille, en fonction de l'épaisseur d'une feuille. La figure 1 illustre une feuille absorbante en format, c'est-à-dire découpée selon un contour 1 et présentant à l'intérieur dudit contour 1 un gaufrage comprenant des protubérances repérées ici par des points 10. Préférentiellement, la surface au sommet de chaque protubérance 10 15 est inférieure à 6 mm2, bien que différentes tailles de protubérances 10 soient possibles sur un même motif ; et les sommets des protubérances sont dirigés vers l'intérieur de la feuille qui comprend au moins deux plis. Conformément à la figure 1, la plupart (au moins 50 %) des protubérances 10 sont réparties de façon à définir des cercles concentriques 20 autour d'un point 0 situé sensiblement au centre géométrique de la feuille dont le contour 1 est préférentiellement carré ou sensiblement carré. En outre l'ensemble des protubérances 10 présentes sur le pli considéré forme un motif de gaufrage de symétrie centrale vis-à-vis du centre géométrique 0 du contour 1 de la feuille. 25 Préférentiellement, le motif de gaufrage présente une symétrie d'ordre 2, respectivement selon les deux axes perpendiculaires représentés par des traits mixtes sur la figure 1 ainsi que les figures 4, 5, 8 et 9. Ainsi, conformément au mode de réalisation représenté sur la figure 1, autour d'une zone centrale 2 formée de cercles concentriques on trouve une 30 zone complémentaire 3 dans laquelle les protubérances de gaufrage 10 sont alignées. Les lignes ainsi formées 31, 32 peuvent être parallèles entre elles comme illustré sur la figure 1, et pour les raisons techniques évoquées ci-après. 35 La figure 2 montre une simulation mathématique, par une méthode bien connue dite aux éléments finis, du comportement en traction selon deux directions perpendiculaires entre-elles : l'une selon le sens marche SM d'une feuille, l'autre selon le sens travers ST. De façon classique, le sens marche SM est le sens de déroulement de la feuille tandis que le sens travers ST, perpendiculaire au sens marche SM, est celui des perforations ou prédécoupes entre les différents formats lorsque l'on réalise des rouleaux de feuilles type papier toilette ou papier essuie-tout. Sur la figure 2 est représentée une simulation d'une configuration de 5 gaufrage selon un réseau de points régulièrement répartis et formant des carrés concentriques. Comparativement, sur la figure 3 la simulation concerne un gaufrage constitué de cercles concentriques formés par des points régulièrement espacés. io La simulation mathématique a consisté en une mise en charge en traction sur un des bords d'un échantillon rectangulaire tel qu'illustré sur les figures 2 et 3, le bord opposé E étant bloqué (encastrement). La traction est réalisée selon le sens marche SM et on obtient des valeurs de contraintes induites dans la feuille, en chaque point du maillage, (c'est-à-dire sur chaque 15 protubérance de la feuille), selon la direction de la charge. Les calculs ont été réalisés dans l'hypothèse d'un comportement linéaire élastique orthotrope (qui présente en tout point deux symétries du comportement mécanique, orthogonales), à l'aide d'éléments de coque. Des essais de traction ont été réalisés préliminairernent sur des 20 échantillons afin de déterminer les modules d'élasticité respectivement EM et ET, du produit sens marche et sens travers. Ici EM = 24 Mpa et ET = 80 Mpa Les coefficients de Poisson choisis sont : VM = 0,37 et VT = 1, 23 25 Le module de cisaillement GM = EM 2x(1 + VM) Ces valeurs ont été introduites dans le calcul aux éléments finis précité pour simuler le comportement orthotrope du produit. Ainsi, on obtient notamment : 30 Contrainte moyenne (en Mpa) sens marche Carrés : figure 2 0,423 Cercles : figure 3 0,499 Ce résultat permet de conclure qu'un gaufrage selon la figure 3, à base de cercles concentriques, supporte davantage de contraintes mécaniques et présente donc une meilleure résistance moyenne à la traction dans le sens 35 considéré (sens marche). Les figures 4 et 5 illustrent des gaufrages selon l'invention : plus précisément la figure 4 montre le gaufrage d'un premier pli et la figure 5 le gaufrage d'un second pli associé au premier pli selon la technique " nested ". Conformément au mode de réalisation de l'invention illustré sur ces figures, les feuilles de contour 1 présentent un centre géométrique 0, une zone centrale 2 dont le motif de gaufrage est formé de cercles concentriques, et une zone complémentaire 3 dont le gaufrage comprend des lignes de protubérances courbes 32 ; et une symétrie d'ordre 2 selon les deux axes en traits mixtes, est réalisée. to Les figures 6 et 7 montrent plus en détail un exemple de réalisation de la partie centrale d'une feuille absorbante constituée de deux plis absorbants P1 et P2, composés chacun de fibres papetières, en ouate de cellulose crêpée par exemple. Pour une application comme essuie-tout, leur grammage est de préférence supérieur à 20 g/m2 et au minimum de 12 g/m2. 15 Ainsi qu'on le voit sur la figure 7, chacun des plis comprend des protubérances 10 et 20 respectivement. Ces protubérances ont été obtenues par gaufrage des plis, ainsi que cela est bien connu dans le domaine, entre un cylindre gravé et un cylindre à revêtement en caoutchouc. Ces protubérances augmentent l'épaisseur apparente des plis. Ainsi la feuille de 20 base peut avoir de 0,1 à 0,45 mm d'épaisseur, et après gaufrage son épaisseur apparente peut être de 0,55 à 2 mm. A chaque protubérance sur une face correspond une cavité sur l'autre face. Ces protubérances sont en forme de tronc de cône ou de pyramide dont la section peut être polygonale, ovale, circulaire ou autre et dont l'axe principal peut être orienté soit sens 25 machine soit sens travers (le sens machine est celui du défilement du papier lors de sa fabrication). Les deux plis sont associés selon la structure " nested ". Les protubérances 10B de l'un des plis P1 sont légèrement plus hautes que celles 20 du second pli P2. La liaison entre les plis peut être assurée par une couche d'une substance adhésive, généralement à base 30 aqueuse, interposée entre le sommet des protubérances 10 et la surface du pli P2. Les protubérances 20 sont au plus de la même hauteur que les protubérances 10. La figure 6 ne reproduit pas exactement l'aspect d'une feuille vue de dessus, mais les protubérances 20 sont vues ici par transparence. On a 35 donné une forme carrée à la section des protubérances 10 du pli P1 et une forme ronde aux protubérances 20 du pli P2, mais dans la pratique cette section peut être choisie d'une autre forme. Pour cette réalisation, les protubérances sont disposées selon des directions circulaires. Les protubérances 10 B du pli P1, formant entre elles un cercle entier, sont imbriquées entre deux rangées 20A et 20B concentriques de protubérances du pli P2. Les protubérances 20B sont elles-mêmes imbriquées entre les protubérances 10 B et 10C alignées selon des cercles concentriques. La majorité, 50 % au moins, des protubérances disposées selon des cercles sont imbriquées entre des protubérances du pli opposé elles-mêmes disposées selon des cercles. La distance minimale entre deux cercles d'un même pli est déterminée de façon à permettre l'insertion d'une rangée de protubérances du pli opposé. II est certain que le mode de réalisation représenté n'est pas limitatif. De nombreux autres motifs sont envisageables. Ainsi la figure 8 illustre le gaufrage d'un pli comprenant une zone centrale 2 formée de protubérances alignées selon une spirale, et une zone complémentaire 3 où les protubérances sont alignées selon des droites parallèles entre-elles 31. Par ailleurs, sans sortir du cadre de l'invention, et comme illustré de façon non limitative sur la figure 9, une partie des protubérances peut être répartie selon des portions de courbes à proximité du centre géométrique O de la feuille découpée. Ici les portions de courbes sont disposées en quart de cercles concentriques vers les quatre coins de ladite feuille. Par ailleurs, des essais comparatifs ont été réalisées avec des feuilles selon l'invention et des feuilles absorbantes selon l'art antérieur qui présentent ici au moins un pli ayant un motif de gaufrage selon la figure 10. Ce motif de gaufrage est constitué d' ensembles de trois cercles concentriques , juxtaposés, et de microgaufrages dans les espaces laissés vides entre les ensembles de cercles. Une feuille selon cet art antérieur comprend un grand nombre d'ensembles de cercles ainsi définis, juxtaposés sur la surface de la feuille découpée. Conformément aux essais menés vis à vis de I 'absorption, l'échantillon est posé à plat sur une plaque poreuse en verre fritté dont la taille des pores a été déterminée à 40 pm. Un plateau portant des poids est posé sur l'échantillon afin de garder l'échantillon à plat. L'échantillon est ainsi légèrement comprimé. La plaque poreuse repose sur un plateau qui comporte en son centre un orifice de diamètre égal à 3 mm dans lequel débouche par en-dessous un tube souple qui met de cette façon le volume de la plaque poreuse en communication avec un réservoir de liquide dont le niveau peut être ajusté en hauteur par rapport à celui de la plaque poreuse. Le réservoir est lui-même posé sur une balance. Ce moyen permet de connaître la quantité de liquide qui est passée dans l'échantillon quand on a soulevé le réservoir par rapport à la plaque poreuse. Le liquide est de l'eau à 9 g/I de chlorure de sodium. La procédure consiste à imprégner l'échantillon au travers de la plaque poreuse en abaissant le niveau de l'échantillon par rapport au réservoir. On mesure toutes les dix secondes la quantité de liquide absorbée simplement en mesurant la perte d'eau dans le réservoir. On procède avec différents poids. On peut procéder à des mesures de capacité d'absorption également sans pression. La figure 11 donne les courbes obtenues respectivement pour une io feuille gaufrée selon l'art antérieur (courbe A), et selon l'invention (courbe I). Bien entendu la nature, l'épaisseur des feuilles sont identiques et seule la disposition des protubérances formant le motif de gaufrage diffère. Les feuilles sont réalisées à partir d'une bande tissue obtenue selon une technique dite CWP (conventional wet pressed) ; et les protubérances 15 présentent un diamètre moyen d'environ 1 mm, une profondeur d'environ 1,4 mm et leur densité est de 6,7 par cm2. Par ailleurs, les échantillons mesurés sont des cercles de diamètre égal à 7,62 cm réalisés à partir d'un tissue de ouate de cellulose, dans un papier de grammage égal à 44,2 g/m2 , ayant une épaisseur d'environ 0,23 20 mm et avec un gaufrage selon 1 'une des figures 4 ou 5 . En ordonnée des courbes de la figure 11 on trouve l'absorption Ab (en g/g) et le temps t (en s) en abscisse. La courbe A présente une pente à l'origine plus faible que la courbe I ce qui signifie que le produit selon l'art antérieur présente une vitesse 25 d'absorption moindre. En outre la valeur de l'asymptote de la courbe A est inférieure à celle de la courbe I, ce qui signifie que l'absorption selon l'invention est supérieure à celle de l'art antérieur. Les figures 12A et 12B illustrent la résistance à la traction respectivement sens marche et sens travers d'une feuille selon l'invention de 30 type TAD, vis-à-vis d'une feuille du même type selon l'art antérieur, en fonction de l'épaisseur de la feuille. Pour les figures 12A et 12B, la feuille selon l'invention comprend 2 plis associés selon le mode NESTED et présente un grammage de l'ordre de 40 g/m2. Le gaufrage est celui selon la figure 1. 35 La feuille selon l'art antérieur est identique sauf en ce qui concerne le motif de gaufrage qui correspond ici à celui de la figure 10. Les essais ont été réalisés conformément à la norme NF-EN- 12625-4. Les figures 12A et 12B montrent par les deux droites tracées relativement aux points de mesures une tendance selon laquelle les feuilles selon l'invention présentent une meilleure résistance à la traction que les feuilles selon l'art antérieur, quel que soit le sens considéré (sens marche figure 12A ; ou sens travers figure 12B). L'arrangement particulier et innovant des protubérances selon 5 l'invention induit donc de nombreux avantages techniques non négligeables, en plus d'un aspect visuel tout à fait nouveau et attractif. REVENDICATIONS 1) Feuille absorbante découpée ou prédécoupée, destinée notamment à l'essuyage, constituée d'au moins deux plis ou groupe de plis de papier absorbant crêpé de grammage compris entre 12 et 35 g/m2 par pli, l'un au moins des plis présentant un motif de gaufrage composé de protubérances dirigées vers l'intérieur de ladite feuille et ménageant des cavités entre elles caractérisée en ce qu'une partie desdites protubérances(10) sont réparties sur l'un au moins des plis de façon à définir des portions de courbes formant io notamment des cercles concentriques autour ou à proximité du centre géométrique (0) du contour (1) de la feuille, et en ce que l'ensemble des protubérances (10) appartenant à un pli de ladite feuille forme des alignements qui constituent un motif de gaufrage de symétrie centrale vis-à-vis du centre géométrique (0) du contour (1) de ladite feuille. 15 2) Feuille absorbante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit motif de gaufrage présente une symétrie d'ordre 2. 3) Feuille absorbante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins 50 % desdites protubérances sont alignées selon des portions de courbe. 20 4) Feuille absorbante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit motif de gaufrage comprend une zone centrale (2) formée de cercles concentriques. 5) Feuille absorbante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit motif de gaufrage comprend une zone centrale 25 (2) formée de protubérances alignées selon une spirale. 6) Feuille absorbante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit motif de gaufrage comprend une zone complémentaire (3) de la zone centrale (2), formée de lignes de protubérances (31 ; 32) parallèles entre elles. 30 7) Feuille absorbante selon la revendication 6, caractérisée en ce que les lignes de protubérances (31) sont droites. 8) Feuille absorbante selon la revendication 6, caractérisée en ce que les lignes de protubérances (32) sont courbes. 9) Feuille absorbante selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, caractérisée en ce que ledit motif de gaufrage comprend en outre une zone périphérique encadrant ladite zone centrale et/ou ladite zone complémentaire. 10) Feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux plis gaufrés associés l'un à l'autre selon une disposition du type " nested ". 11) Feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux plis associés entre eux par collage. 12) Feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les protubérances (10) présentent une densité moyenne comprise entre 2 et 50 par cm'. to 13) Rouleau formé de feuilles selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, chacune desdites feuilles étant reliées selon deux de ses côtés par des lignes de perforation.