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CA 02223015 2005-07-27
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PROCÉDÉ DE FABRICATION
D'UNE STRUCTURE ABSORBANTE
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une structure ou
feuille absorbante à au moins deux plis, constitués chacun d'au moins une
feuille
gaufrée de papier absorbant crêpé.
L'invention concerne notamment la réalisation de produits fibreux, sous la
forme de papiers absorbants à usage sanitaire et domestique.
L'invention concerne ainsi plus particuliérement une structure absorbante à
plusieurs plis, également appelée structure multicouche pour des produits tels
que du
papier toilette, des mouchoirs, des serviettes, ou des chiffons d'essuyage.
Dans l'industrie du papier sanitaire et domestique, on utilise, pour la
réalisation
des différents produits, un papier absorbant crêpé de faible poids tel que
l'ouate de
cellulose ou le tissu ouaté. On profite de la capacité d'allongement de ce
matériau,
conféré par le crêpage, pour le gaufrer.
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
structures multicouches obtenues en associant au moins deux couches, aussi
appelées
plis constitués chacun d'au moins une feuille gaufrée de papier absorbant
crêpé.
On a déjà proposé dans la demande de brevet français 93 0036 publiée sous le
numéro FR 2 700 496, un procédé de réalisation d'une structure absorbante à au
moins
deux plis,
- du type dans lequel on engage les plis entre deux cylindres métalliques
gravés
pourvus de protubérances, entraînés en rotation de manière synchronisée et
s'imbriquant mutuellement avec un jeu J entre les sommets des protubérances
d'un
cylindre métallique et la surface en vis-à-vis du fond de la gravure de
l'autre cylindre,
- du type dans lequel chaque pli est, préalablement à son engagement entre les
deux cylindres gravés, conformé à la surface de celui des cylindres gravés qui
lui est
associé en appliquant le pli sur ce dernier au moyen d'un cylindre presseur
associé à
revêtement souple, notamment en matériau élastomère ou en caoutchouc,
- du type dans lequel on applique une substance adhésive sur les zones en
relief
d'au moins un pli préalablement à l'engagement des plis entre les cylindres
gravés,
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Selon le procédé décrit dans ce document, la valeur du jeu J est
choisie au plus égale à l'épaisseur de la feuille à gaufrer de manière à
assurer un calandrage de la feuille au niveau des sommets des bossages
obtenus avec l'association des plis à ce niveau. Ce procécé présente
cependant l'inconvénient de nécessiter l'emploi de cylindres dont les
tolérances d'usinage des gravures sont très serrées, ce qui n'est pas simple
industriellement.
On connait également le procédé couramment désigné dans l'art
antérieur par "nested" selon lequel les deux cylindres sont suffisamment
distants l'un de l'autre pour que l'un des plis après gaufrage soit décollé du
cylindre et appliqué sur le second cylindre gravé portant le deuxième pli de
telle sorte que les protubérances du premier pli s'imbriquent entre ies
protubérances du second pli. Un cylindre marieur à revêtement en
caoutchouc plaque le premier pli contre le second de façon à garantir le
contact entre les sommets encollés du second pli et le premier pü, et leur
association. Cette technique est illustrée par le brevet US 3867225.
La demanderesse a toutefois pu constater qu'un tel procédé, lorsqu'il
est fait appel à des pressions de gaufrage très élevées, aboutit parfois à un
phénomène de flottement, en amont de l'engagement entre le cylindre
marieur et le cylindre métallique gravé qui lui est associé, de celui des plis
qui est décollé de son cylindre métallique de gaufrage pour son parcours
dans cette zone en direction du cylindre marieur.
Ce phénomène de flottement aboutit à la formation d'une boucle
entraînant un décalage entre les deux plis, et donc à des défauts de
fabrication du fait de la non concordance des deux plis au moment de leur
association par collage par le cylindre marieur.
Outre la difficulté de maintenir en synchronisation de déplacement
les deux plis avant leur association par collage au moyen du cylindre
marieur, cette technique a aussi pour inconvénient de nécessiter une
pression suffisamment importante entre le cylindre marieur et l'un des
cylindres gravés pour obtenir une bonne association par collage des deux
plis préalablement gaufrés.
L'utilisation d'une pression relativement importante aboutit alors, en
raison de la résilience du cylindre marieur, à un phénomène de gaufrage
supplémentaire, ou gaufrage à nouveau, du pli extérieur par rapport au '
cylindre gravé associé au cylindre marieur qui nuit à l'esthétique du produit
ainsi qu'à sa douceur au toucher.
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La présente invention a pour but de proposer un procédé tirant
partie des avantages des deux procédés mentionnés ci-dessus tout en
remédiant aux inconvénients qui viennent d'être évoqués.
~ Dans ce but, l'invention propose un procédé où les cylindres gravés
sont distants l'un de l'autre avec un jeu J mesuré entre les sommets d'un
cylindre et la surface du fond de gravure de l'autre cylindre caractérisé en
ce que ledit jeu J est supérieur à la somme des épaisseurs des plis
préalablement conformés de manière que les plis ne soient pas comprimés
lors de leur engagement entre les cylindres gravés imbriqués, mais inférieur
à la profondeur de la gravure des cylindres.
L'invention propose également une installation pour la mise en
oeuvre du procédé selon l'invention du type comportant deux cylindres
métalliques gravés pourvus de protubérances, entraînés en rotation de
maniëre synchronisée et s'imbriquant mutuellement avec un jeu J entre les
sommets des protubérances d'un cylindre métallique et la surface en vis-à-
vis du fond de la gravure de l'autre cylindre et entre lesquels sont engagés
les plis préalablement gaufrés, caractérisée en ce. que ledit jeu J est
supérieur à la somme des épaisseurs des plis préalablement gaufrés.
L'invention propose aussi une structure absorlbante à au moins deux
plis réalisée selon l'invention et caractérisée en ce qu'elle possède une
capacité d'absorption mesurée selon la norme AFNOR NFQ 03068
supérieure à 10 cm3/g, notamment comprise entre 11 et 14 cm3/g lorsqu'elle
est réalisée à partir de deux feuilles de papier absorbant crêpé possédant
chacune une capacité d'absorption comprise entre 4 et 6 cm3/g.
D'autres caractéristiques 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 dans lesquels
- la figure 1 représente en coupe transversale une structure
absorbante à deux plis ;
- la figure 2 est un schéma illustrant la conception d'une installation
pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication conforme aux
enseignements de l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne 3-3 de
la figure ; et
' - la figure 4 est un diagramme permettant d'illustrer les performances
d'une feuille multicouches absorbante réalisée: conformément aux
enseignements de l'invention.
On a représenté à la figure 1, en coupe transversale, une feuille ou
structure 10 à deux plis PI et P2 emboîtés l'un dans l'autre.
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Le pli P 1 comporte des bossages B 1 obtenus par gaufrage qui sont
espacés les uns des autres et orientës en direction du pIi P2 qui comporte
également, de manière symétrique, des bossages B2 orientés vers le pli P 1.
Les bossages B2 sont emboîtés entre les bossages B1 et l'écartement
entre les bossages BI et B2 est suffisant pour ménager entre eux un
espace I2.
Chaque pli ou feuille P 1, P2 est une feuille d'ouate de cellulose,
papier crêpé absorbant utilisé comme papier sanitaire ou domestique de
poids compris entre 10 et 40 g/mz.
L'épaisseur EI, E2 de chacun des plis Pl, P2, qui peut être identique
pour les deux plis, est par exemple de l'ordre de 0,1 mm.
La feuille 10 illustrée à la figure 1 est réalisée au moyen de
l'installation représentée à la figure 2.
Cette installation comporte deux unités de gaufrage constituées
chacune d'un cylindre presseur CP1, CP2 à revêtement en matériau souple
élastomère, coopérant avec un cylindre en acier gravé CG1, CG2
respectivement.
Les cylindres CG1 et CG2 sont gravés de façon à présenter en
surface des éléments en relief et/ou des picots R1, R2 répartis aussi bien
sur Ia circonférence, sens machine, que sur la largeur de chaque cylindre,
sens travers.
Conformément aux enseignements de l'invention, et comme on peut
le voir aux figures 2 et 3, les cylindres métalliques gravés CG1 et CG2
d'axes parallèles sont positionnés l'un par rapport à l'autre de manière à
s'imbriquer au niveau de leur zone en vis-à-vis, c'est-à-dire que les parties
en relief RI de l'un des cylindres s'intercalent entre les parties en relief
R2
de l'autre cylindre, Ie chevauchement C également appelé engagement des
deux cylindres, étant toutefois tel qu'il existe un jeu J entre les cylindres
gravés CGI et CG2 permettant l'engagement des plis PI et P2 entre les
cylindres gravés.
Plus précisément, le jeu J mesuré entre les sommets des
protubérances, par exemple Rl, de l'un des cylindres métalliques CG1 et la
surface en vis-à-vis du fond, par exemple F2, de la gravure de l'autre '
cylindre CG2 est supérieur ou égal à la somme des épaisseurs E1 et E2 des
plis P 1 et P2 lorsque ces derniers sont engagés dans la zone d'imbrication
mutuelle des cylindres CGl et CG2.
On a ainsi la relation J > E1 + E2.
E1 et E2 sont les épaisseurs des plis Pl et P2 dans la zone d'imbrication,
c'est-à-dire des plis P1 et P2 préalablement gaufrés avant leur engagement
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simultané entre les cylindres CG1 'et CG~, du fait de leur passage préalable
dans les deux unités de gaufrage.
L'installation illustrée à la figure 2 comporte un dispositif
> d'encollage 14, connu en soi, qui dépose par un cylindre applicateur 16 une
substance adhésive A sur les sommets des protubérances en relief B2 de
l'un des deux plis, ici le pli P2, postérieurement au gaufrage de ce pli par
le
cylindre CP2 associé au cylindre CG2 mais préalablement avant
l'engagement du pli P2 entre les deux cylindres gravé s CGl et CGZ.
Grâce à la caractéristique de l'invention selon laquelle Ie jeu J est
supérieur à la somme des épaisseurs E 1, E2 des plis P 1 et P2 préalablement
gaufrés, les plis ne sont pas comprimés lors de leur engagement simultané
entre les cylindres gravés CG1, CG2 mais ils sont par contre imbriqués l'un
dans l'autre et sont prêts à être associés par collage a.u moyen d'un cylindre
marieur CM qui, comme les cylindres presseurs CP 1 et CP2, est un cylindre
à revêtement souple en matériau élastomère qu:i, dans Ie mode de
réalisation illustré sur les figures, coopère avec le cylindre métallique
gravé
CG2 pour appliquer les deux plis P1 et P2, préalablement gaufrés, encollés
et imbriqués l'un dans l'autre, contre le cylindre CG2.
Grâce à l'imbrication des deux plis assurée durant leur phase
d'engagement mutuel entre les deux cylindres CG1 et CG2, il n'existe aucun
risque de décalage relatif des deux plis entre le moment où ils quittent Leur
zone d'engagement mutuel entre les cylindres gravés CG1 et CG2 et le
moment où les deux plis imbriqués s'engagent entre le cylindre marieur CM
et le cylindre gravé CG2.
De plus, du fait de l'imbrication intime préalable des deux plis P 1 et
P2, mais sans pression, la pression assurée par le cylindre marieur CM
contre le cylindre métallique gravé CG2 peut être réduite évitant ainsi le
phénomène de "gravure à nouveau" du pli P I par les parties en relief R2 du
cylindre métallique gravé CG2.
L'installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon
l'invention possède bien entendu des moyens de réglage (non représentés)
de l'entraxe des deux cylindres gravés CG1 et CG2 et donc de réglage de la
' distance D séparant les fonds F1 et F2 des gravures des deux cylindres dans
leur zone d'imbrication mutuelle.
' Le procédé selon l'invention permet de réaliser des empreintes plus
fortes dans chacun des deux plis P1 et P2 en utilisant par exemple une
pression de gaufrage correspondant sensiblement à la limite du matériau
souple des cylindres CP 1 et CP2 et par exemple de l'ordre de 14 kg/cm2.
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WO 97/35712 PCTIFR97/OOS62
Le procédé selon l'invention permet de réaliser, à partir de papier
crêpé, de manière fiable, c'est-à-dire sans défaut, des produits fibreux à
haute capacité d'absorption et présentant une grande douceur au toucher.
Le diagramme de la figure 4 permet d'illustrer ces performances. .
Sur ce diagramme, on a indiqué en ordonnée la capacité d'absorption d'une
structure absorbante mesurée selon la norme AFNOR NFQ 03068 et qui est
exprimée en cm3/g.
En abscisse, on a fait figurer la résistance transverse humide
exprimée en cN pour 15 mm.
Les mesures ont été effectuées après un vieillissement de 15 min à
125°C.
Comme on peut le voir sur le diagramme, la feuille ou pli de base,
avant tout gaufrage, présente une capacité d'absorption comprise entre 4 et
6 cm3/g.
Une structure absorbante à deux plis imbriqués PI et P2 réalisée
selon I'état de la technique présente une capacité d'absorption généralement
comprise entre 6 et 10 cm3/g et elle est, dans tous les cas, inférieure à la
valeur limite 20 d'environ 11 cm3lg.
Au contraire, lorsque la structure absorbante multicouches est
réalisée conformément au procédé selon l'invention, on obtient des valeurs
ponctuelles, indiquées à la partie gauche de Ia courbe 18 de la figure 4 qui
sont au-dessus de la valeur limite 20 et qui sont notamment comprises entre
12 et 14 cm3/g.
L'invention n'est pas limitée au procédé qui vient d'être décrit. Il est
notamment possible sans sortir du cadre de l'invention, d'appliquer la
substance adhésive A sur les sommets des protubérances B1, B2 des deux
plis P1 et P2 préalablement à leur engagement mutuel entre les cylindres
métaliiques gravés CG1 et CG2.
L'invention n'est pas non plus limitée à la réalisation d'une structure
absorbante à deux plis, un troisième pli, préalablement gaufré et agencé
entre les plis P 1 et P2, pouvant être engagé simultanément entre les
cylindres gravés CGl et CG2, le jeu J étant alors bien entendu supérieur ou
égal à la somme des épaisseurs des trois plis préalablement gaufrés.
