Brevet FR2918598A1 — publié le 20090116

-1- FEUILLE DE PAPIER ABSORBANT CREPE, CYLINDRE DE GAUFRAGE D'UNE TELLE FEUILLE ET PROCEDE DE GAUFRAGE L'invention concerne une feuille de papier, notamment une feuille de papier absorbant en ouate de cellulose crêpée, comportant un motif de gaufrage. L'invention concerne en particulier une feuille de papier, composée d'au moins un premier et un deuxième plis d'ouate de io cellulose crêpée, 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 le domaine des papiers à usage sanitaire ou domestique tels que le papier hygiénique ou l'essuie-tout, il est 15 connu de réaliser des feuilles de papier composées de plusieurs plis de papier absorbant, par exemple en ouate de cellulose crêpée de grammage compris entre 12 et 30 g/m2, munies de protubérances qui sont obtenues par gaufrage. En effet le gaufrage donne du bouffant à la feuille et il 20 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 appelées plis, constitués chacun d'au moins une desdites feuilles gaufrées. 25 On obtient ainsi une feuille multicouches (ou multi plis) qui présente des caractéristiques mécaniques telles que la résistance à la traction, ainsi qu'une capacité d'absorption déterminées. Deux modes de gaufrage et assemblage des plis sont couramment mis en oeuvre selon les caractéristiques souhaitées 30 du produit final. Le premier est connu dans le domaine sous la désignation "nested" ou à emboîtement. Il consiste d'abord à gaufrer chacun des plis séparément de manière à former en surface des protubérances généralement sensiblement tronconiques ou en -2-troncs de pyramide. Ensuite on dépose de la colle sur le sommet des protubérances de l'un des plis, et on dispose les plis de façon que les faces présentant les protubérances viennent en vis à vis, les protubérances de l'un entre les protubérances de l'autre. On assemble 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 io réalise une structure dont les vides ainsi ménagés sont propres à assurer à la feuille 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-A-3.867.225. 15 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, ou au 20 moins une partie de ces sommets. Les plis sont liés entre eux par les sommets des protubérances, pointes contre pointes. Cette technique est illustrée par le brevet US-A-3.414.459. Quand on considère les réalisations pratiques de ces structures, qu'elles soient du type nested ou pointes/pointes, les 25 protubérances obtenues lors du gaufrage sont le plus souvent réalisées de manière à être réparties selon un motif dans lequel les protubérances sont généralement alignées selon une ou plusieurs directions, de manière uniforme. Un tel motif permet d'obtenir une feuille homogène quant à ses caractéristiques 3o mécaniques. Cependant, de façon à améliorer la satisfaction de l'utilisateur, il est important d'augmenter la souplesse, aussi appelée "la main" de la feuille. -3- On peut définir la souplesse de la feuille comme étant sa capacité de se déformer de façon régulière lorsqu'elle est posée dans la main d'un utilisateur, ses doigts étant tendus dans le prolongement de sa paume et que l'utilisateur replie ensuite ses doigts. Une feuille de papier qui présente une souplesse élevée va alors se déformer et se courber ou se cambrer de façon à rester sensiblement parallèle à la forme déterminée par l'intérieur de la paume de la main de l'utilisateur. io Une feuille de papier qui présente une souplesse faible va se plier selon une ou plusieurs lignes, chaque portion de la feuille qui s'étend entre deux lignes de pliage restant sensiblement plane. Une feuille de papier qui présente une souplesse élevée 15 est plus agréable à utiliser. On connaît aussi une feuille multiplis gaufrée telle que décrite dans la demande de brevet EP 1 236 830 Al dont au moins un premier pli comporte un premier motif de gaufrage constitué d'une première série de premières protubérances, de 20 forme générale tronconique en saillie sur la face interne du premier pli, qui forment notamment des premiers alignements et dont les sommets sont liés à la face interne du deuxième pli en vis-à-vis ; les deux plis comportent chacun un deuxième motif de gaufrage constitué d'une deuxième série de deuxièmes 25 protubérances de forme générale tronconique en saillie sur la face interne du pli correspondant, et en ce que les sommets des deuxièmes protubérances d'un pli s'étendent en vis-à-vis et à proximité des sommets des deuxièmes protubérances de l'autre pli. 30 L'invention a pour but de proposer une nouvelle conception de feuille de papier gaufrée qui permet notamment d'améliorer l'absorption de la feuille sans diminuer pour autant ses caractéristiques mécaniques et qui reste visuellement attractive. Dans ce but, l'invention propose une feuille gaufrée composée d'au moins un premier et un deuxième plis d'ouate de cellulose crêpée de grammage compris entre 12'et 30 g/m2 selon laquelle le premier pli comporte un premier motif de gaufrage constitué de séries de premières protubérances alignées de forme généralement tronconique dont les sommets sont orientés vers l'intérieur de la feuille, le deuxième pli comprend une première et une deuxième série de protubérances dont les sommets sont orientés vers l'intérieur de la feuille de la première io série et présentent une hauteur supérieure à celle de la deuxième série de protubérances. Conformément à l'invention, les protubérances du premier pli et les protubérances les plus hautes du deuxième pli sont emboîtées les unes dans les autres, et les protubérances les 15 moins hautes du deuxième pli sont disposées entre les protubérances du premier pli de façon à créer entre les deux plis des espaces vides favorisant une absorption rapide de liquide. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les protubérances du premier pli forment des séries de 20 cercles ; -préférentiellement lesdits cercles sont concentriques par ensemble d'au moins 3, préférentiellement 4 cercles ; - selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les cercles les plus externes des ensembles présentent des 25 tangentes ; - avantageusement, le premier pli comprend en outre des protubérances de gaufrage disposées entre les séries de cercles, formant préférentiellement des alignements en carrés ; - selon l'invention, les protubérances les moins hautes du 30 deuxième pli présentent une densité supérieure à 30 protubéranceslcm2 ; - en accord avec un mode intéressant de l'invention, les protubérances les plus hautes du deuxième pli forment notamment des séries de cercles, préférentiellement concentriques, par ensemble d'au moins 3 ; - ainsi, les séries de cercles sont juxtaposés et tangents, les protubérances les moins hautes sont juxtaposées dans lesdits espaces entre les séries de cercles ; - préférentiellement, certaines des protubérances les plus hautes du deuxième pli sont disposées parmi les protubérances les moins hautes du deuxième pli, emboîtées vis-à-vis des protubérances du premier pli disposées entre les séries de io cercles concentriques ; - enfin, le deuxième pli comprend en outre une troisième série de protubérances en forme générale de muret en saillie sur la face interne de la feuille, et dont chacune relie entre elles deux protubérances de plus grande hauteur qui forment des cercles 15 concentriques. L'invention propose aussi une paire de cylindres gravés pour le gaufrage d'une feuille gaufrée dont le r premier cylindre comprend une première série de gros picots de forme généralement tronconique et formant des premiers ensembles 20 juxtaposés d'alignements circulaires concentriques et des deuxièmes gros picots disposés entre lesdits ensembles concentriques, et dont le deuxième cylindre comprend une série de gros picots de forme généralement tronconique formant des deuxièmes ensembles juxtaposés d'alignements circulaires 25 concentriques, et une série de petits picots disposés entre lesdits deuxièmes ensembles. Conformément à l'invention le deuxième cylindre comprend en outre des troisièmes picots disposés globalement au centre des petits picots, et pour réaliser le gaufrage des plis, les 30 deuxièmes cylindres sont calés de telle sorte que les gros picots de chaque cylindre sont emboîtés (nested) et les troisièmes picots du deuxième cylindre et les deuxièmes gros picots du premier cylindre sont également emboîtés. L'invention propose enfin un procédé de fabrication d'une feuille gaufrée au moyen d'une paire de cylindres tels que définis ci-avant. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique dans l'épaisseur d'une feuille en ouate de cellulose selon l'art antérieur ; io - la figure 2 est une coupe schématique dans l'épaisseur d'une feuille multi plis selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue illustrative à plat de la gravure d'un cylindre de gaufrage utilisé selon l'invention ; 15 -la figure 4 est une vue à plat de la gravure de l'autre cylindre de gaufrage utilisé selon l'invention ; et - la figure 5 donne des courbes comparatives relatives à l'absorption d'une feuille selon l'art antérieur et d'une feuille selon l'invention. 20 La figure 1 montre donc en coupe une feuille selon l'art antérieur, telle que décrite dans la demande de brevet Européenne EP 1 236 830 Al. La feuille 10 de papier gaufré comprend un premier pli supérieur 12 et un deuxième pli inférieur 14 en ouate de cellulose 25 crêpée, destinée à tout type de produits d'hygiène ou de ménage. L'ouate de cellulose, de grammage compris entre 12 et 30 g/m2, est de préférence du type obtenu par pressage humide conventionnel, dit CWP. Plus particulièrement, la feuille de papier 10 représentée à 30 la figure 1 est par exemple destinée à être incorporée dans un rouleau de papier essuie-tout. Un premier motif de gaufrage de chaque pli 12 et 14, de conception générale connue, est constitué de premières séries de premières protubérances 18 et 20, de forme générale tronconique en saillie sur la face interne du pli 12, 14 correspondant en s'étendant ainsi vers l'intérieur de la feuille 10. Les premières protubérances 18 et 20 forment notamment des premiers alignements selon des figures, en particulier en 5 boucles fermées qui sont ici des cercles. Ici, conformément à la figure 1, des séries associées des premières protubérances 18, 20 de l'un et de l'autre pli 12, 14 sont emboîtées, de façon concentrique, entre les séries associées des protubérances 20, 18 de l'autre 14, 12 des deux io plis. Les premières séries de premières protubérances 18 et 20 peuvent être alignées selon deux directions principales de façon à définir un quadrillage. Les deux directions principales sont ici perpendiculaires entre elles, et sont inclinées à 45 degrés par 15 rapport aux directions longitudinale L et transversale T de la feuille 10 comme il sera explicité plus en détail ci-après. Selon une technique connue, les premières protubérances 18, 20 constituant les éléments du premier motif sont obtenues par gaufrage du premier 12 et du deuxième plis 14 de la feuille 20 10 respectivement, au moyen d'une paire de cylindres comme cela est courant. Ainsi des picots correspondant aux protubérances que l'on désire obtenir sur le premier 12 et le deuxième plis 14 de la feuille 10 sont formées en relief sur la face externe cylindrique 25 convexe du cylindre associé. Pour la réalisation de la série de premières protubérances 18 sur le premier pli 12 de la feuille 10, le cylindre de gaufrage comporte sur sa face cylindrique convexe une première série homologue de picots en relief de forme générale tronconique en 30 relief, qui sont répartis en cercles concentriques selon les premiers alignements des premières protubérances 18, de façon à réaliser la partie correspondante du premier motif du premier pli 12. De façon similaire la série de protubérances 20 sur le deuxième pli 14 de la feuille 10 est réalisée par un autre cylindre de gaufrage dont les picots en relief tronconiques peuvent être, sont repartis en cercles concentriques. Conformément aux enseignements de cet art antérieur, le premier pli 12 comporte un deuxième motif de gaufrage constitué de deuxièmes séries de deuxièmes protubérances 38, de forme générale tronconique en saillie sur la face interne du premier pli 12, en s'étendant ainsi vers l'intérieur de la feuille 10. lo Les deuxième protubérances 38 sont réalisées de façon similaire aux premières protubérances 18 et 20, notamment par une deuxième série de deuxièmes picots de forme tronconique qui s'étendent à la surface convexe du deuxième cylindre de gaufrage. is Lorsqu'elles sont disposées en face des protubérances 20 du deuxième pli 14, les protubérances 38 ont tendance à réduire la hauteur des protubérances 20 : de telles protubérances sont référencées 20' sur la figure 1. Les protubérances 18 du premier pli 12 et les 20 protubérances 20 du deuxième pli 14 sont emboîtées les unes dans les autres. La présente invention, dont un mode de réalisation d'une feuille coupée selon son épaisseur, est représentée sur la figure 2 et présente les caractéristiques suivantes : 25 Le premier pli 4 comprend une première série de protubérances 20 de forme généralement tronconique dont les sommets sont orientés vers l'intérieur du pli 1 et, qui peuvent être disposées comme illustré sur la figure 3 à savoir en formant des alignements. 30 A titre d'exemple les protubérances 20 peuvent présenter une hauteur d'environ 0,8 mm et une surface au sommet d'environ 2 mm2 avec une densité moyenne de l'ordre de 4/cm2. Dans le cas particulier ici représenté, entre les séries de cercles on trouve environ huit premières protubérances 20 groupées sur une surface d'environ 1 cm2. Le deuxième pli 2 comprend une première et une deuxième série de protubérances respectivement repérées 3 et 5, dont les sommets sont tous orientés vers l'intérieur de la feuille, la première série de protubérances 5 présentant une hauteur supérieure à celle de la deuxième série 3. De façon illustrative, les premières protubérances 3 de surface au sommet arrondie présentent une hauteur d'environ 0,4 mm et une densité d'environ 30/cm2. Les deuxièmes protubérances 5 présentent une géométrie et une densité plus proches de celles des protubérances 20 du premier pli 4. Conformément à un aspect intéressant de l'invention, les premières protubérances 5 (les plus hautes) du deuxième pli 2 sont positionnées emboîtées (nested) vis-à-vis des protubérances 20 du premier pli 4. Une disposition particulièrement favorable sera décrite en relation avec les figures 3 et 4. En outre, les deuxièmes protubérances (les moins hautes) 3 du deuxième pli 2 sont placées entre les protubérances 20 du premier pli, de façon à former des vides ou poches 6 entre les plis qui favorisent la rapidité de l'absorption des liquides comme le prouve notamment la courbe de la figure 5. Une telle disposition des protubérances améliore le maintien des petites protubérances 3 du deuxième pli 2 qui sont ici étroitement maintenues entre les plus grandes protubérances 5. La structure ainsi formée s'effondre moins rapidement à l'état humide, ce qui accélère le passage du liquide à l'intérieur de la structure, accélérant ainsi la vitesse d'absorption de la feuille. Les figures 3 et 4 illustrent une disposition particulièrement favorable des picots de chacun des cylindres utilisés pour former chacun des plis externes de la feuille gaufrée selon l'invention. -10- Selon la figure 3 qui illustre le motif de gaufrage du premier pli 4 vu de dessus, des picots 200 sont majoritairement alignées selon des cercles et plus précisément des cercles concentriques Cl, C2, C3, C4, ici des ensembles de quatre cercles concentriques. Les ensembles de cercles étant globalement juxtaposés, les cercles les plus externes C4 desdits ensembles tangentent en certains endroits. Par ailleurs, des picots 201 de même type que ceux (200) io formant des cercles sont prévus entre les ensembles de cercles, et forment préférentiellement des carrés. La figure 4 montre le motif de gaufrage du deuxième pli 2, comprenant notamment un ensemble de gros picots 50 qui forment les protubérances les plus hautes 5 sur le deuxième pli, 15 et un ensemble de petits picots 30 qui créent les petites protubérances 3 du deuxième pli. Les gros picots 50 forment ici des ensembles de trois cercles concentriques juxtaposés. Les petits picots 30 sont disposés dans les surfaces entre 20 les ensembles de cercles concentriques ; ils sont inscrits dans des sortes de carrés dont le centre comprend un gros picot 50. La figure 2 est une coupe d'une feuille obtenue par les cylindres des figures 3 et 4, selon la coupe AA. Pour simplifier à l'extrême, on peut considérer que les 25 figures 3 et 4 représentent les motifs de gaufrage respectivement du premier et du deuxième pli. Ainsi, les cercles concentriques Cl, C2, C3, C4 correspondent aux ensembles de cercles C'1, C'2, C'3, C'4, formés par les protubérances 20 du premier pli 4. 30 Ainsi, conformément à l'invention, les motifs de chacun des plis 2, 4 sont complémentaires, et adaptés l'un à l'autre de façon à favoriser une absorption rapide de liquide à l'intérieur des plis, comme clairement montré par les courbes de la figure 5. -11- Les deux courbes de la figure 5 sont données par l'absorption A en g/g d'une feuille en fonction du temps t en s. 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 io 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 15 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 20 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 25 également sans pression. Sur la figure 5, la courbe I concerne l'invention et la courbe A l'art antérieur, plus exactement une feuille telle que représentée en coupe transversale sur la figure 1. On voit que la courbe I présente une pente à l'origine plus 30 importante que la courbe A ce qui signifie que la feuille selon l'invention présente une vitesse d'absorption plus importante qu'une feuille selon l'art antérieur. -12- Cette caractéristique est très importante, voire déterminante pour les acheteurs, utilisateurs de ce type de produit. Par ailleurs, les protubérances 20 du premier pli 4 peuvent 5 être reliées entre elles par des éléments en relief tels que divulgués par exemple dans la demande EP 1 101 866 Al. Cette caractéristique permet d'obtenir un motif de gaufrage plus marqué. REVENDICATIONS 1. Feuille gaufrée composée d'au moins un premier et un deuxième plis d'ouate de cellulose crêpée de grammage compris entre 12 et 30 g/m2 selon laquelle le premier pli (4) comporte un premier motif de gaufrage constitué de séries de premières protubérances (20) alignées, de forme générale tronconique dont les sommets sont orientés vers l'intérieur de la feuille, le io deuxième pli (2) comprend une première et une deuxième série de protubérances dont les sommets sont orientés vers l'intérieur de la feuille, la première série (5) présentant une hauteur supérieure à celle de la deuxième série de protubérances (3), caractérisée en ce que les protubérances (20) du premier pli (4) 15 et les protubérances (5) les plus hautes du deuxième pli (2) sont emboîtées les unes dans les autres, et en ce que les protubérances (3) les moins hautes du deuxième pli (2) sont disposées entre les protubérances du premier pli de façon à créer entre les deux plis des espaces vides (6) favorisant une 20 absorption rapide de liquide. 2. Feuille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les protubérances du premier pli (4) forment des séries de cercles (Cl, C'2, C'3, C'4). 3. Feuille selon la revendication 2, caractérisée en ce que 25 lesdits cercles sont concentriques par ensemble d'au moins 3, préférentiellement 4 cercles. 4. Feuille selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les cercles les plus externes (C'4) des ensembles présentent des tangentes. 30 5. Feuille selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le premier pli (4) comprend en outre des protubérances de gaufrage (20) disposées entre les séries de cercles, formant préférentiellement des alignements en carrés.-14- 6. Feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les protubérances (3) les moins hautes du deuxième pli (2) présentent une densité supérieure à 30 protubérances/cm2. 7. Feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les protubérances (5) les plus hautes du deuxième pli (2) forment notamment des séries de cercles, préférentiellement concentriques, par ensemble d'au moins 3. io 8. Feuille selon la revendication 7, caractérisée en ce que les séries de cercles sont juxtaposés et tangents, les protubérances (3) les moins hautes du deuxième pli (2) étant disposées dans lesdits espaces entre les séries de cercles. 9. Feuille selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, 15 caractérisée en ce que certaines des protubérances (5) les plus hautes du deuxième pli sont disposées parmi les protubérances (3) les moins hautes du deuxième pli, emboîtées vis-à-vis des protubérances (20) du premier pli et disposées. entre les séries de cercles concentriques. 20 10. Feuille selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que le deuxième pli (2) comprend en outre une troisième série de protubérances en forme générale de muret en saillie sur la face interne de la feuille, et dont chacun relie entre elles deux protubérances (20) de grande hauteur qui 25 forment des cercles concentriques. 11. Paire de cylindres gravés pour le gaufrage d'une feuille multiplis en ouate de cellulose selon l'une quelconque des revendications précédentes dont le premier cylindre comprend une première série de gros picots de forme générale tronconique 30 et formant des premiers ensembles juxtaposés d'alignements circulaires concentriques et des deuxièmes gros picots disposés entre lesdits ensembles de cercles concentriques, et dont le deuxième cylindre comprend une série de gros picots de forme générale tronconique formant des deuxièmes ensembles-15- juxtaposés d'alignements circulaires concentriques, et une série de petits picots disposés entre lesdits deuxièmes ensembles, caractérisé en ce que le deuxième cylindre comprend en outre des troisièmes picots disposés globalement au centre des petits picots, et en ce que pour réaliser le gaufrage des plis, les deuxièmes cylindres sont calés de telle sorte que les gros picots de chaque cylindre sont emboîtés (nested) et en ce que les troisièmes picots du deuxième cylindre et les deuxièmes gros picots du premier cylindre sont également emboîtés. io 12. Procédé de gaufrage de feuilles multiplis en ouate de cellulose au moyen d'une paire de cylindre selon la revendication 11.