Brevet FR2940330A1 — publié le 20100625

Feuille de papier délitable dans l'eau, mandrin pour rouleau de papier constitué d'une telle feuille. La présente invention concerne une feuille de papier délitable dans l'eau et son utilisation pour la fabrication d'un mandrin pour rouleau, elle concerne le domaine des produits constitués d'une bande de matériau souple en feuille enroulée autour d'un mandrin. Elle vise en particulier le domaine des papiers à usage sanitaire ou domestique en rouleaux avec 1 o mandrin. Les papiers à usage sanitaire ou domestique, tels que le papier toilette, le papier d'essuyage ou l'essuie tout sont conditionnés pour certains en rouleaux avec mandrin. 15 Le mandrin est un cylindre, généralement en carton, que l'on jette après que l'on a consommé le papier du rouleau. Le mandrin remplit plusieurs fonctions : Il sert de support sur lequel la feuille de papier est enroulée à la 20 fabrication du rouleau. En général les rouleaux sont fabriqués à partir d'une feuille mère de grande largeur qui est enroulée autour d'un tube de longueur correspondante et le rouleau obtenu est scié en rouleaux individuels à la largeur voulue. Il maintient le trou central ouvert en résistant aux contraintes 25 internes du rouleau et en empêchant l'affaissement des spires internes de l'enroulement. Il maintient le rouleau en forme en résistant aux efforts d'écrasement le long de son axe ou transversaux auxquels le rouleau est soumis pendant le transport ou les différentes manipulations avant sa 30 mise en service. Le mandrin est généralement obtenu par enroulement et collage d'une ou plusieurs bandes de carton autour d'une forme cylindrique. 35 Le carton plat est un matériau peu onéreux et pouvant être constitué de fibres recyclées. Il est en outre léger et sa résistance mécanique est suffisante pour cet usage. Il présente cependant l'inconvénient de ne pouvoir être valorisé après 40 consommation du rouleau et de devenir un déchet. Dans le cas d'un papier toilette, éliminer le rouleau en tentant de l'évacuer avec les eaux usées n'est pas recommandé car, bien que constitué majoritairement de fibres papetières, il se délite lentement au 35 contact de l'eau et forme un bouchon avant qu'il ait pu être chassé par le courant. La demanderesse s'est fixé comme objectif la réalisation d'un mandrin 5 pour rouleau qui puisse être évacué aisément avec les eaux usées d'une installation sanitaire. Plus particulièrement : - Le mandrin doit se déliter au contact de l'eau. 10 - Le matériau doit se déliter dans l'eau à une vitesse suffisante pour qu'il soit évacué avant de former un bouchon ; sa vitesse doit être de préférence du même ordre ou proche de celle du papier tissue du rouleau. - Le mandrin doit présenter une résistance à l'écrasement, aussi 15 bien dans le sens radial que dans le sens axial, et du même ordre que celle du carton qu'il vise à substituer. - Le mandrin doit être aussi peu onéreux à produire que les mandrins en carton de l'art antérieur. - Le mandrin doit respecter l'environnement. 20 Conformément à l'invention on parvient à réaliser les objectifs rapportés ci-dessus avec une feuille de papier délitable dans l'eau caractérisée par le fait qu'il s'agit d'une feuille de papier voie sèche dont les fibres sont liées entre elles par un liant soluble dans l'eau. 25 Le papier voie sèche est connu en soi. On le fabrique en déposant une nappe de fibres papetières sur une toile. On pulvérise sur la nappe le liant dissous dans de l'eau. La nappe est ensuite séchée partiellement et calandrée. L'opération est éventuellemnt répétée sur chaque face de la 30 nappe avant séchage final. Conformément à un mode de réalisation, on a utilisé un liant à base d'amidon qui est susceptible de conférer à la feuille à la fois résistance à sec et solubilité dans l'eau. Conformément à un autre mode de réalisation, on utilise comme liant hydrosoluble, un mono-, di- ou trisaccharide, de préférence le saccharose. Ce liant peut être utilisé seul ou en mélange avec un autre liant hydrosoluble tel que l'amidon. 40 La feuille de papier délitable dans l'eau selon l'invention a un grammage compris entre 80 et 400 g/m2. . Plus particulièrement, la feuille contient entre 30 et 70 %, de préférence de 40 à 60% en poids de liant. L'invention a ainsi également pour objet un mandrin pour rouleau, ledit rouleau étant constitué d'un enroulement de bande de papier ou autre matériau en feuille, caractérisé par le fait qu'il est formé d'un cylindre dont la paroi comprend au moins une feuille de papier voie sèche comprenant des fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau. io La structure du mandrin selon l'invention présente l'avantage de permettre une délitabilité contrôlée, combinée à une résistance comparable à celle du carton. 15 Conformément à une caractéristique, le temps de délitement dans l'eau du mandrin est compris entre 10 et 40 secondes et de préférence entre 12 et 20 secondes. Dans le but de réaliser un mandrin délitable, on détermine que la paroi du 20 cylindre formant le mandrin est de grammage compris entre 80 et 400 g/ m2 en une ou plusieurs couches de papier voie sèche. Conformément à une autre caractéristique, la paroi du cylindre est formée d'une ou plusieurs couches de papier voie sèche d'épaisseur unitaire 25 comprise entre 0,4 et 2 mm, de préférence entre 0,5 et 1 mm. L'invention concerne également le rouleau formé d'un enroulement d'une bande de papier ou autre matériau en feuille autour d'un mandrin tel que défini ci-dessus. L'invention vise en particulier le rouleau pour 30 papier toilette. On décrit maintenant l'invention plus en détail, en référence au dessin de la figure unique qui montre un exemple d'installation de fabrication d'une feuille de papier voie sèche pour la réalisation d'un mandrin 35 conforme à l'invention. Une nappe 12 de fibres papetières est formée en amont sur une toile 14, perméable, sans fin, qui se place entre des rouleaux d'entraînement. La nappe est formée par entraînement des fibres à l'état sec dans un flux 40 d'air qui est dirigé à travers la toile. Des moyens connus en soi permettent d'obtenir une nappe homogène au grammage désiré sur la largeur de la toile. 35 Une face de la nappe est traitée par application du liant hydrosoluble, au moyen notamment d'un dispositif de pulvérisation 20. En aval la nappe 12 est éventuellement compactée par passage entre deux cylindres ici non représentés. Elle est guidée ensuite à travers une première station de séchage 22, à air chaud par exemple. La nappe 12, qui a été ainsi consolidée par le séchage au moins partiel du liant, est retournée de manière à présenter son autre face sous un deuxième applicateur 24 de liant. La nappe humide est guidée à travers une deuxième station de séchage 26. Dans cette station le taux d'humidité est réduit, sans toutefois io que la feuille soit séchée complètement. Il est également possible de prévoir l'application d'agents supplémentaires tels que des agents nettoyants, désinfectants ou des parfums. De manière avantageuse, ces additifs peuvent être appliqués, 15 par tout moyen connu, sur la nappe avant ou après le deuxième applicateur de liant. On contrôle l'épaisseur et la résistance finales du produit en calandrant la feuille issue ici du deuxième sécheur comme cela est représenté sur la 20 figure avec les cylindres référencés 30 et 32. Dans la mesure où la feuille présente encore un certain taux d'humidité, on achève son séchage en aval de la calandre dans une station de séchage 34, ce qui permet de figer son épaisseur. 25 L'installation peut être agencée avec des variantes : Un compacteur peut être placé entre la station de formation sur la toile et la première pulvérisation. Un groupe de calandrage peut être disposé entre le premier séchoir et la seconde station de pulvérisation. 30 La calandre peut éventuellement être disposée immédiatement en aval du compacteur en amont de la première pulvérisation. La feuille produite ainsi en continu est mise en rouleau 18. Ce rouleau est stocké en attendant la transformation de la feuille ainsi fabriquée. On détermine les paramètres de fabrication de la feuille de façon à obtenir un mandrin présentant les propriétés souhaitées. Pour la feuille de papier voie sèche, on emploie des fibres papetières de 40 préférence de longueur inférieure à 3 mm. Les fibres peuvent être neuves ou recyclées. Le grammage de la nappe de fibres formée sur la toile de formation est compris entre 60 et 100 g/m2, de préférence 80 g/m2. 30 35 Comme liant soluble dans l'eau on emploie de préférence de l'amidon. L'amidon comprend les produits naturels d'origine végétale tels que les amidons de blé, de maïs, de pomme de terre, de riz, tapioca, sorgho, et autres, constitués par des polymères ou polyholosides de poids moléculaires élevés. On entend également par amidon, des produits dérivés d'amidon naturel, transformés par traitement physique, par exemple chauffage, traitement physico-chimique ou traitement biologique par exemple enzymatique, et des amidons dérivés ou modifiés tels que des amidons cationiques, anioniques, amphotères, non-ioniques ou réticulés et les produits résultant de l'hydrolyse de l'amidon tels que les maltodextrines. L'amidon est le liant préféré mais l'invention comprend également l'emploi d'autres liants présentant des propriétés également de solubilité dans l'eau, tel qu'un latex hydro soluble. L'invention comprend aussi l'emploi d'un monosaccharide, tel que le glucose ou le fructose, ou d'un disaccharide tel que le saccharose, ou encore d'un tri-saccharide tel que le raffinose. Les liants hydrosolubles convenant à l'application selon l'invention peuvent être utilisés seuls ou bien en mélange. Le liant est avantageusement coloré afin de permettre le contrôle de sa bonne répartition sur les deux faces. Dans le cas de l'amidon, on applique le liant par pulvérisation d'une solution dans l'eau en contenant de 20 à 40 % en poids. De préférence la concentration est la plus élevée possible pour réduire la quantité d'eau à éliminer. La quantité déposée est comprise entre 35 et 150 g/m2. La feuille calandrée issue de la machine présente une épaisseur comprise entre 0,4 et 2 mm, de préférence comprise entre 0,5 et 1 mm. Un exemple de fabrication du mandrin consiste à découper la feuille de 40 papier voie sèche en une ou plusieurs bandes de faible largeur. La ou les bandes sont enroulées en hélice autour d'une forme cylindrique. Un adhésif est appliqué sur les parties des spires qui se superposent pour les lier entre elles et former un tube. On a pu fabriquer des mandrins selon l'invention possédant une résistance en compression à plat sensiblement égale à celle d'un mandrin similaire en carton standard de l'art antérieur. Etant donné que les principales contraintes subies par le mandrin durant son cycle de production et de distribution s'exercent essentiellement à plat, on peut considérer que le mandrin de l'invention répond totalement aux besoins à ce niveau. io On a constaté qu'un mandrin selon l'invention se délitait plus rapidement qu'un mandrin standard de l'art antérieur similaire. Par mandrin similaire, on entend un mandrin standard possédant sensiblement le même diamètre et la même longueur que le mandrin de l'invention. 15 Ainsi le mandrin de l'invention se délite plus rapidement, au test Afnor NF Q34-020, qu'un mandrin standard de l'art antérieur dont le poids est de 400 g/m2 est formé de deux épaisseurs ou deux brins de carton plat. Un tel mandrin de l'art antérieur standard se délite complètement seulement au bout de 10 minutes, avec un reste de morceaux de carton. 20 Les spires se décollent après 30/60 secondes et le carton commence à se déliter au bout de 3 minutes. 15 30 Revendications1. Feuille de papier délitable dans l'eau caractérisée par le fait qu'il s'agit d'une feuille de papier voie sèche dont les fibres sont liées entre 5 elles par un liant soluble dans l'eau. 2. Feuille de papier délitable dont le liant comprend de l'amidon. 3. Feuille de papier selon l'une des revendications précédentes dont le 10 liant comprend un mono-, di ù ou tri-saccharide, en particulier le saccharose. 4. Feuille de papier selon l'une des revendications précédentes de grammage compris entre 80 et 400 g/m2. 5. Feuille de papier selon l'une des revendicatioins précédentes contenant de 30 à 70%, de préférence de 40 à 60 % en poids dudit liant. 20 6. Mandrin pour rouleau, le dit rouleau étant constitué d'un enroulement de bande de papier ou autre matériau en feuille, caractérisé par le fait qu'il est formé d'un cylindre dont la paroi comprend au moins une feuille de papier voie sèche comprenant des fibres papetières liées entre elles par un liant soluble dans l'eau selon l'une des 25 revendications précédentes. 7. Mandrin selon la revendication précédente dont le temps de délitement dans l'eau est compris 10 et 40 secondes, de préférence compris entre 12 et 20 secondes. 8. Mandrin, selon l'une des revendications 6 et 7, formé uniquement de papier voie sèche. 9. Mandrin selon l'une des revendications 6 à 8 dont la paroi dudit 35 cylindre est de grammage compris entre 80 et 400 g/m2 en une ou plusieurs couches de papier voie sèche. 10.Mandrin selon l'une des revendications 6 à 9 dont la paroi du cylindre est formée d'une ou plusieurs couches de papier voie sèche 40 d'épaisseur unitaire comprise entre 0,4 et 2 mm, de préférence entre 0,5 et 1 mm. 11.Rouleau formé d'un enroulement d'une bande de papier ou autre matériau en feuille autour d'un mandrin selon l'une des revendications 6 à 10. 12.Rouleau selon la revendication précédente dont le papier est du papier toilette.