Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02428583 2003-05-13
Procédé de marquage d'une feuille de papier
Feuille ayant un motif de type filigrane
La présente invention concerne le domaine des papiers à usage sanitaire ou
s domestique. On vise par exemple le papier hygiénique, les essuie-mains ou
tout
papier d'essuyage, les serviettes de table, etc.
Pour la réalisation de tels produits, or°A utilise généralement l'ouate
de cellulose
appelée également papier tissue. II s'agit d'un papier absorbant de faible
grammage,
compris entre 10 et 4~ ~~m2, obtenu par voie humide à partir de fibres
papetières. II
1o 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 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
i ~ qui présente alors des ondulations transversales à son sens marche. Le
crêpage
confere une certaine élasticité à la feuille en même temps qu'il en augmente
l'épaisseur et lui procure des propriétés tactiles. Un autre mode de
fabrication connu
comprend une première étape de séchage de la feuille, au mains en partie, au
moyen
d'un courant d'air chaud la traversant. Celle-ci peut ensuite être crêpée ou
non.
2o L'invention a pour objet un procédé de marquage d'une feuille constituée
d'un
ou plusieurs plis d'ouate de cellulose pour obtenir un motif simulant un
filigrane.
Le terme marquage désigne la compression de certaines parties d'un côté de Ia
feuille pour former ainsi des zones compactées, et réduire significativement
son
épaisseur dans ces zones, sans formation. d'un relief correspondant du côté
opposé de
25 la feuille.
Un filigrane est l'impression d'un dessin dans l'épaisseur ou corps du papier,
qui est visible par transparence. Le filigrane est appelé filigrane « humïde »
ou
« véritable » quand il est produit durant la fabrication du papier, dans la
phase humide
du procédé avant son séchage. Il est produit, par exemple, par l'empreinte
d'un motif
30 ménagé sur un cylindre tournant au contact de la feuille encore humide.
Un filigrane sec ou simulé est une impression d'apparence similaïre à un
filigrane véritable, produite sur ie papier après sa fabrication. On en a déjà
proposé
divers modes de réalisation, mais convenant généralement à des applications
différentes des papiers à usage sanitaire ou domestique.
35 La Demanderesse, dans son brevet EP-B-0 864 014, a proposé l'application
d'un motif simulant un filigrane à une feuille de papier absorbant en ouate de
cellulose. Le procédé consiste à déformer la feuille sous contrainte par
passage entre
un rouleau gravé dur et un rouleau récepteur ayant une dureté de surface
supérieure à
40 Shore D sous une pression spécifique d'au moins 150kg/cm~ avec une vitesse
de
4o marquage d'au moins SOm/min. De préférence, le cylindre gravé est en acier
et
chauffé à une température allant de SO°C à 100°C. Un apport
d'eau en faible quantité
est éventuellement prévu.
Le procédé permet d'obtenir un produit avec un motif simulant un filigrane, Ia
surface marquée étant lisse, brillante et translucide avec une faible
épaisseur par
~5 rapport à son étendue.
La demanderesse a cherché à améliorer ce procédé, et en particulier à obtenir
un motif en filigrane fortement contrasté sans avoir à mettre en ceuvre des
moyens de
chauffage.
Le procédé de l'invention parvient à cet objectif.
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Le procédé de l'invention pour marquer un motif simulant un filigrane sur une
feuille composée d'au moins un pli d'ouate de cellulose, consistant à déformer
sous
contrainte la feuille entre un premier rouleau ri~ide à surface lisse et au
moins un.
second rouleau rigide pourvu d'éléments en relief, est caractérisé par le fait
que l'on
applique à froid une pellicule d'un additif, favorisant la f~rmation du
filigrane, sur au
moins l'une des surfaces de la feuille lors de l'opération de marquage..
Préférentiellement, l'additif est à base d'huile minérale. L'additif est
appliqué
en surface et pénètre dans l'épaisseur de la feuille en mëme temps qu'elle est
déformée. Il est appliqué à froid, c'est à dire sans apport de chaleur
extérieure, à
1o température ambiante. On obtient ainsi un résultat optimum avec des moyens
simples.
De préférence, on applique l'additif sur le premier rouleau, sur les éléments
en
relief du second rouleau ou bien sur les deux rouleaux. Dans ce dernier cas,
on
constate que le décor ressort parfaitement, aussi bien sur la face marquée que
sur la
face apposée.
15 Différents moyens d'application de l'additif sont envisageables :
enduction,
A pulvérisation, atomisation notamment. Dans le cas d'une pulvérisation,
l'additif peut
être appliqué directement sur le ou les rouleaux lors de l'opération de
marquage.
Cependant selon un mode de réalisation avantageux, on applique l'additif par
enduction. L'enduction peut être effectuée au moyen d'un dispositif comprenant
un
2o cylindre tramé. Dans la description qui suit, on applique l'additif par
contact de Ia
surface à enduire, ici le ou les rouleaux, avec un moyen absorbant imprégné de
l'additif. L'additif est ensuite transféré de la surface du ou des rouleaux
sur la ou les
surfaces de la feuille, lors de l'opération de marquage.
Il suffit d'appliquer une quantité d'additif assez faible, de telle sorte que
le
25 produit fini contienne moins de 1% en masse, de préférence entre 0,2 et 1 %
et
préférentiellement encore entre 0,2 et 0,5% d'additif en masse par rapport à
la masse
de la feuille.
De préférence, l'additif est une huile minérale blanche, convenant aux
applications médicinales ou alimentaires. ~a viscosité dynamique à température
30 ambiante, de l'o.rdre de 25°C, est comprise entre 1 S et 80, de
préférence entre 20 et 30
mPa.s, selon Ia norme NFT60-100.
Ce procédé permet de créer des motifs aux formes variées. En particulier, les
éléments en relief sur le second rouleau forment des motifs unitaires de
surface
comprise entre 20 et 50 mm2 et de préférence comprise entre 30 et 40mrn2.
35 Notamment, les éléments en relief comprennent des portions de forme
continue, de
préférence linéaire. Préférentiellement, le ratio de Ia surface marquée à Ia
surface
totale de la feuille est inférieur à 20%.
Par ailleurs, on exerce une force sur Ie second rouleau correspondant à une
pression linéaire sur la feuille comprise entre environ 20 et environ 100
kg/cml, de
préférence entre 40 et 90 kg/cml.
Conformément à un mode de réalisation avantageux, pour le marquage d'une
feuille de laite comprise notamment entre 250 et 3200 mm, on déforme la
feuille
entre un premier rouleau s'étendant sur la largeur de la laite de la feuille
et au moins
un second rouleau de largeur comprise entre 15 et 90 mm.
a5 En particulier, on dispose une pluralité de seconds rouleaux répartis sur
la
longueur du premier rouleau. Chaque rouleau peut être formé d'un assemblage de
plusieurs disques.
La feuille obtenue comprenant au moins un pli d'ouate de cellulose de
grammage compris entre 10 et 45 g/mZ, présentant une zone marquée simulant un
5o filigrane, est caractérisêe par le fait qu'elle est imprégnée d'additif,
notamment
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a J
d'huile minérale. Avantageusement, la quantité d'additif est inférieure à 1 %
en masse
par rapport à la masse de la feuille.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
faite à titre illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins
annexés sur
a lesquels
- La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation
de l'invention,
- La figure 2 est une coupe d'une feuille réalisée selon l'invention,
- La figure 3 est une illustration d'un décor sur une feuille selon
l'invention.
Comme on le voit sur la figure 1, une feuille 8 composée d'au moins un pli
d'ouate de cellulose, ici deux, est dévidée depuis au moins une bobine. Elle
est
guidée, via au moins un rouleau de détour ou de guidage (non référencé)
jusqu'à
passer entre un premier rouleau 1 dont la surface est lisse et une pluralité
de
deuxièmes rouleaux 2 pourvus d'éléments en relief. Le premier rouleau présente
un
1 ~ axe de rotation YY'. Les rouleaux 2 sont gravés et sont par exemple montés
sur un
axe commun X:~', qui est parallèle à YY'. Il entre également dans le cadre de
l'invention de disposer les deuxièmes rouleaux 2 sur deux ou plusieurs axes
parallèles. Ils peuvent ainsi ëtre disposés le long de deux axes
diamétralement
opposés, avec l'avantage d'assurer un meilleur équilibrage des efforts exercés
sur le
premier rouleau I. Les deuxièmes rouleaux 2 peuvent avoir' chacun une largeur
comprise entre 15 et 90 mm, par exemple 80 mm. Ils peuvent être espacés les
ùns des
autres pour former des bandes décores sur la feuille à traiter.
Les éléments en relief sùr les roues gravées 2 sont de forme complexe,
continue ou formés d'ensembles continus (ouverts ou fermés). Sans sortir du
cadre de
l'invention , il est possible de caler les molettes 2 de façon à obtenir un
motif qui
s'étend sur tout ou partie de la surface de la feuille. Entre tes rouleaux I
et 2, il y a
compression de la feuille 8. On a prévu des moyens permettant d'exercer une
force
sur les deuxièmes rouleaux correspondant à une pressïon linéaire comprise
entre
environ 20 et I00 kg/cml, de préférence entre 40 et 90 kg/cml.
Par ailleurs, à ce niveau, la feuille 8 est recouverte sur l'une au moins de
ses
surfaces d'un additif à base d'huile minérale, telle que la vaseline. Selon un
mode de
réalisation préféré, on utilise une huile blanche minérale, médicinale ou
alimentaire,
de toute façon adaptée aux utilisations en contact alimentaire direct,
indirect ou
occasionnel. Par exemple, on utilise une huile commercialisée sous la marque
Primol
ou Marcol par la société ESSO SAF . Il s'agit d'un liquide incolore dont la
viscosité
dynamique à 25°C est avantageusement comprise entre 20 et 25 mPa.s.
Des moyens 3 et 4 destinés à l'application de l'addïtif sont prévus. Ces
moyens peuvent enduire soit les rouleaux gravés 2, soit le rouleau lisse 1,
soit les
deux types de rouleaux. Selon le cas, ils sont en contact avec l'un et/ou
l'autre desdits
a.0 rouleaux.
Les moyens 3 et 4 peuvent ëtre de tout type connu en soi, avec une réserve 5
pour l'additif et une matière absorbante qui permet de transférer l'additif
depuis la
réserve 5 jusque sur le rouleau associé 1 ou 2. La matière absorbante peut
ëtre à base
de fibres textiles avec une densité comprise entre 200 et 4~0 gim2/mm, par
exemple
a5 225 g/m2/mm.
Concernant le rouleau lisse 1, l'additif est préférentiellement appliqué sur
toute sa surface de contact et orienté selon la génératrice.
Pour les rouleaux gravés 2, en utilisant le moyen d'enduction ci-dessus; les
sommets des motifs en relief sont enduits d'additif. Le procédé de l'invention
est
5o particulièrement avantageux dans des installations qui marquent un temps
d'arrêt
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après le bobinage d'un log ou de rouleaux, connues dans le domaine sous le nom
de
« stop & go ».
Lorsque les deux surfaces d'une feuille 8 sont totalement ou partiellement
imprégnées d'additif, on peut obtenir par exemple un produit tel que
schématisé en
coupe sur Ia figure 2 avec deux couches 6 et 7 d'additif. De façon
avantageuse, cette
double application d'additif permet de renforcer le contraste visuel des
motifs
marqués. Les aspects visuels et l'esthétique sont renforcés par l'action
mécanique de
compression du deuxième moyen 2 contre la feuille à traiter gui, lors de cette
étape,
est imprégnée de l'additif à base d'huile minérale, et est en appui sur le
premier
1o moyen (rouleau 1 lisse).
Par ailleurs, de façon nouvelle et inattendue, l'effet de contraste visuel est
réellement accentué lorsque la quantité d'additif déposé et mesurable sur Ia
feuille,
est inférieure à 1 % en masse par rapport à la masse totale de la feuille.
Cette quantité permet non seulement d'avoir un effet de contraste visuel
renforcé mais également de ne pas créer de traces ou taches autour des limites
du
motif. On obtient un produit dont le motif est d'excellents qualité.
' A titre d'illustration, Ia pression d'application du moyen 2 contre le moyen
1
est d'au moins 60 kg/cmI (kg par cm linéaire mesuré le long de Ia génératrice
de
contact).
2o De manière avantageuse, les éléments en relief sur les rouleaux 2
présentent
des surfaces de l'ordre de 20 à 50 mmz, et préférentiellement de 30 à 40 mm2.
Ils sont
disposés sur le second rouleau 2 de façon que celui-ci reste en appui continu
sur le
rouleau lisse 1 de manière à éviter les vibrations.
Les motifs sont de toute forme, linéaire ou non ; un exemple est donné sur la
figure 3 où des motifs 9 de type plume apparaissent en sombre sur un fond
clair. En
fait, sur une feuille en~ ouate de cellulose, les motifs forment un contraste
vis à vis du
fond de la feuille 8.
La feuille 8 peut être formée d'un ou de-plusieurs plis. Dans ce dernier cas,
on
constate une association des plis entre eux dans les zones comportant le
décor. Des
feuilles de grande largeur peuvent être décorées par le procédé selon
l'invention. Un
exemple de décor est donné sur la figure 3.
Une mise en oeuvre appropriée de l'invention consiste alors à prévoir au moins
un premier ensemble de moyens gravés 2 disposés selon un premier axe XX',
ainsi
qu'un deuxième ensemble de moyens gravés disposés selon un deuxième axe
différent et parallèle au premier (~X'), les axes étant parallèles à l'axe YY'
du
rouleau lisse 1. Les premier et deuxième axes des deuxièmes moyens gravés
peùvent
par exemple être disposés diamétralement opposés vis à vis du rouleau lisse 1.
Sur
chacun des premiers axes (XX'), les moyens gravés tels que des roues moletées,
sont
placées à une certaine distance les unes des autres. ,Ainsi, en cas de
dommages ou
4o d'usure, le remplacement d'une roue est aisé. S'ils sont disposés selon
deux axes, les
rouleaux gravés 2 sont préférentiellement placés en quinconce.
Les produits visés par l'invention sont par exemple des rouleaux de papier
hygiénique, des serviettes de table, des essuie-mains ou encore des rouleaux
pour
l'essuyage industriel. Dans le cas de produits tels que des essuie-mains ou
serviettes
de table, un décor localisé par exemple en bordure de produit peut être prévu.
Un décor réparti sur toute la surface du produit peut en revanche être prévu
pour des applications de type papier hygiénique ou essuyage industriel.
On a procédé à des essais d'application d'un additif, huile Marcol 82, sur une
installation telle que représentée sur la fi?ure 1 avec enduction sur les
rouleaux 1 et 2.
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La pression de marquage était de 60 kg/cml. La vitesse de défilement de la
feuille
était de 100 m/min. V
On a procédé à une analyse d'image du papier dans les zones marquées et les
zones non marquées. On peut ainsi évaluer le contraste et la visibilité du
filigrane en
déterminant la différence entre les niveaux de gris mesurés. Cette méthode est
reprise
du brevet EP 0864014 B 1 de la Demanderesse. Des résultats sont rapportés dans
le
tableau ci-dessous.
Enfin, on a mesuré la quantité d'additif imprégné sur la feuille, c'est à dire
les
pourcentages en masse d'additif présent dans la feuille ainsi obtenue par le
dispositif
to décrit. La mesure a consisté à extraire au chloroforme l'additif par la
technique de
gravimétrie. On rappelle cette méthode ci-après.
On réalise un échantillon témoin avec additif et un échantillon sans additif.
On
prélève 4 g de papier que l'on introduit dans une cartouche d'extraction. On
extrait
l'additif par solvant au moyen de 50 mI de chloroforme dans un appareil «
Soxlhet »
t5 automatique. Après une étape de trempage d'une demi-heure et un rinçage
d'une
heure, l'évaporation du solvant a lieu, et on quantifie le taux d'extrait. Le
taux
d'additif correspond au taux d'extrait de l'échantillon avec additif diminué
du taux
d'extrait de l'échantillon sans additif. Les quantités ainsi mesurées
d'additif sont
indiquées en % dans le tableau ci-dessous.
2o L'épaisseur d'une feuille est déterminée selon la norme EW 12625-3 et elle
n'est pas augmentée par le procëdé selon l'invention. L'épaisseur de la
feuille de
base, non marquée est d'environ 0,224 mm.
PressionVitesse paisseur Diffrences Additif
de de la des
linaire la feuillefeuille niveaux de
mm gris
K cml m/min face 6) face(7)
43,75 I00 0,226+- 34 36 0,37
O,OI
65,62 100 0,237+- _ 0,45
0,01 56 ~ 54
87,5 100 0,239+- 60 54 0,35
0,01
25 Les différences de niveaux de gris mesurées sur chacune des faces
illustrent la
bonne visibilité du motif simulant un filigrane. On observe, en outre, la
formation
d'un filigrane aussi bien sur Ia face venant au contact du rouleau lisse que
des
rouleaux gravés.
La méthode décrite dans Ie brevet EP864014 consiste à éclairer Ia feuille au
30 moyen d'une fibre optique et d'un diffuseur de lumière, et à mesurer Ie
niveau de gris
au moyen d'une caméra CCD et d'un analyseur d'image Quantilet 600S Leica. On
ajuste les paramètres tels que la luminosité et le contraste. On dêlïrnite une
surface
pour obtenir une image. L'image est divisée en pixels. Chaque pixel de cette
surface a
un niveau de gris. La valeur moyenne de tous tes pixels de l'image donne une
valeur
35 moyenne de niveau de gris de la surface..Dans l'échelle de gris, le blanc a
un niveau
256 et le noir 0. On mesure la moyenne de niveau de gris d'une surface marquée
en
délimitant une petite zone fermée. On délimite une zone non marquée de surface
correspondante près de cette zone marquée et on en mesure la moyenne de niveau
de
gris. On calcule Ia différence entre Ies moyennes des deux images que l'on
reporte
ao dans le tableau. De façon courante, un filigrane est obtenu dès lors que la
valeur de la
différence des niveaux de gris est supérieure à 20.
