CA2262020C

CA2262020C - Papier absorbant a usage domestique

Info

Publication number: CA2262020C
Application number: CA002262020A
Authority: CA
Inventors: Pierre Graff
Original assignee: Fort James France
Current assignee: Essity Operations France SAS
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2019-02-08
Also published as: ES2257014T3; NO324478B1; ATE316168T1; FR2774707A1; US6235373B1; DE69929506T2; TR199900240A2; PT935021E; EP0935021B1; FR2774707B1; NO990549D0; CA2262020A1; DK0935021T3; TR199900240A3; DE69929506D1; EP0935021A1; NO990549L

Abstract

La feuille complexe composée d'au moins deux plis de papier absorbant e n ouate de cellulose du type conventionnel à pressage en partie humide, dont l e grammage est compris entre 10 et 40 g/m2, et qui sont gaufrés par calandrage selon des motifs fins comportant des protubérances, et qui sont liés entre eux, notamment par collage, au niveau des surfaces des sommets des protubérances coïncident es desdits deux plis, est caractérisée par le fait que: a) la densité des protubérances de chaque pli est supérieure à 10 protubérances par cm2 et la surface des sommets des protubérances de chaque pli est supérieure à 5 % de la surface totale dudit pli; b) au moins l'un des plis est gaufré selon un motif artistique dans lequel l es distances et les directions de n'importe quelle protubérance avec les protubérances adjacentes sont variées, ledit motif étant choisi de telle manière qu'au moi ns 25 % des protubérances dudit pli participent à des liaisons effectives avec des protubérances coïncidentes de l'autre pli, et que la surface totale des sommets des protubérances dudit plis qui participent aux liaisons représente au moins 15 % de la surfa ce totale des sommets des protubérances dudit pli, quelle que soit la position relative de s motifs des deux plis. Figure 1A

Description

P:1PIER ABSORBANT ~ USAGE D01~IESTIQUE
L'invention se rapporte au domaine des papiers absorbants, en ouate de cellulose, à usage domestique.
Elle concerne plus précisément une feuille complexe composée de deux plis de papier absorbant en ouate de cellulose du type crèpé conventionnel, dont le grammage est compris entre 10 et 40 g/cm= et qui sont gaufrés par calandrage selon des motifs fins comportant des protubérances, et qui sont liés entre eux, notamment par collage, au niveau des surfaces des sommets des protubérances coïncidentes desdits deux plis.
l0 US 3 414 4~9 décrit un procédé pour gaufrer et lier entre eux deux plis en ouate de cellulose, selon la technique dite pointes contre pointes. Selon cette technique on gaufre les deux plis séparément au moyen de cylindres métalliques identiques qui sont munis de picots et qui coopèrent respectivement avec des rouleaux à
revêtement en caoutchouc. On enduit ensuite les sommets des protubérances sur l'un des plis 15 d'une colle appropriée. On lie enfin les deux plis l'un à l'autre par les sommets des ' protubérances par serrage entre les deux cylindres gaufreurs calés en rotation l'un par rapport à l'autre de façon que les picots viennent pointes contre pointes.
Cette technique exige que les deux cylindres comportent des motifs symétriques et que les picots des deux cylindres coïncident parfaitement dans l'intervalle de serrage. Un 2o décalage radial ou circonférentiel entre les picots des deux cylindres peut entraîner une absence de liaison dans certaines zones de la feuille complexe obtenue.
Pour remédier à cet inconvénient, US 5 173 3~1 a proposé d'utiliser des motifs à pas différents dans au moins une direction sur les deux cylindres gaufreurs afin d'assurer au moins un point de liaison sur les feuilles complexes élémentaires obtenues 25 par découpe de la feuille complexe sortant de l'installation.
Enfin, WO 96/32248 propose de ne lier que certaines zones des deux plis gaufrés en n'appliquant la colle que sur les extrémités des protubérances de l'un des plis, qui doivent participer à la liaison effective. Ici aussi, les deux cylindres doivent comporter des motifs symétriques et les picots des deux cylindres doivent coïncider 3o avec précision au niveau de l'intervalle de serrage.
Dans ces trois documents, il est prévu que les picots sont disposés sur les cylindres selon des génératrices, des grands cercles et des hélices régulièrement espacés. Il en résulte que les protubérances formées sur les plis par l'empreinte des picots sont alignées dans des directions préférentielles et avec des écartements 35 constants. L'observateur qui regarde les faces extérieures de la feuille complexe a l'impression que ces faces comportent des dessins géométriques comportant uniquement des lignes droites ou des segments de droite.
On conçoit qu'un léger décalage axial ou circonférentiel entre les deux cylindres gaufreurs par suite du manque de synchronisme ou de l'usure des pièces d'entraînement puisse provoquer une absence de coïncidence entre les picots au niveau de l'intervalle de serrage des cylindres gaufreurs et entraîner des rebuts de fabrication.
D'autres techniques d'assemblage des plis permettent d'emboîter les protubérances de l'un des plis entre les protubérances de l'autre pli afin d'obtenir une s structure dénommée o nested » qui entraîne un degré d'absorption amélioré.
Avec cette technique, (es cylindres gaufreurs sont écartés l'un de l'autre et on retire le pli gaufré de l'un des cylindres pour l'emboîter dans l'autre pli en le passant dans un intervalle de serrage ménagé entre l'autre cylindre gaufreur et un cylindre complémentaire lisse. Cette technique exige également un parfait synchronisme entre les deux cylindres gaufreurs.
Le but de l'invention est d'améliorer l'absorption ainsi que la souplesse des feuilles complexes définies ci-dessus tout en faisant en sorte que le produit final garde le même aspect que celui obtenu par les techniques actuelles et de faire en sorte que l'on puisse s'affranchir des contraintes imposées dans le choix des motifs et dans le calage précis des cylindres gaufreurs.
L'invention atteint son but par le fait que a) la densité des protubérances de chaque pli est supérieure à 10 protubérances par cm= et la surface des sommets des protubérances de chaque pli est supérieure à
5 % de la surface dudit pli ;
2o b) on gaufre au moins l'un des plis selon un motif artistique dans lequel les distances et les directions de n'importe quelle protubérance avec les protubérances adjacentes sont variées, ledit motif étant choisi de telle manière qu'au moins 25 % des protubérances dudit pli participent à des liaisons effectives avec des protubérances coïncidentes de l'autre pli, et que la surface totale liée des sommets des protubérances dudit plis qui participent aux liaisons représente au moins 15 % de la surface totale des sommets des protubérances dudit pli, quelle que soit la position relative des motifs des deux plis.
Avantageusement, 30 % et encore plus avantageusement 40 % des protubérances d'un pli participent à des liaisons effectives avec les protubérances 3o coïncidentes de l'autre pli. On a constaté que jusqu'à 70 % on avait encore une amélioration.
De préférence, la surface totale liée des sommets des protubérances d'un pli est au moins égale à 20 % des surfaces des sommets des protubérances dudit pli.
De manière avantageuse, la surface des sommets des protubérances de chaque pli est inférieure à 30 % de la surface totale dudit pli. Cette surface est de préférence supérieure à 7,~ % de la surface totale du pli, et de préférence inférieure à
1 ~ % de la surface du pli. La densité des protubérances de chaque pli est inférieure à 30 protubérances par centimètre carré et de préférence inférieure à 20.

. CA 02262020 1999-02-08 Avantageusement, les deux plis sont gaufrés selon des motifs artistiques, les deux motifs pouvant être identiques ou non.
Un décalage des deux motifs entre eux peut être réalisé par une translation ou par une rotation de l'empreinte du motif d'un cylindre gaufreur par rapport à
l'empreinte du motif de l'autre cylindre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 a à 1 d montrent quatre motifs artistiques formés par des picots de lo cylindres gaufreurs afin de réaliser des protubérances sur les plis constitutifs d'une feuille complexe ;
- les figures 2a et 2e montrent les traces des liaisons entre les surfaces des sommets des protubérances des deux plis formées respectivement par des motifs de picots représentés sur les figures la à ld, et par une combinaison des motifs des figures 1 b et 1 c.
- les figures 3 et 4 sont des graphiques représentent pour différents motifs la variation de l'absorption, exprimée en cm3 par gramme de papier, en fonction de la résistance humide du produit mesurée sens travers, exprimée en N/m On a représenté sur les figures 1 a à 1 d des exemples de motifs de gaufrage 2o prévus sur les cylindres gaufreurs d'une installation de fabrication d'une feuille complexe composée de deux plis de papier absorbant en ouate de cellulose, du type conventionnel crêpé, (du type CWP), et dont le grammage est compris entre 10 et 40 g/cmz. On utilise une telle feuille en usage domestique en tant papier de ménage ou « essuie-tout ».
Les points dessinés sur ces figures 1 a et 1 d représentent les extrémités de picots prévus sur les cylindres gaufreurs pour former des protubérances sur les plis par déformation mécanique du pli qui passe dans un intervalle de gaufrage ménagé
entre le cylindre gaufreur et un cylindre en caoutchouc associé d'axe parallèle au cylindre gaufreur.
3o Ainsi qu'on le voit sur les figures la à ld, les motifs ont des allures artistiques, par opposition aux motifs géométriques habituels, c'est-à-dire que, dans un motif, les distances séparant un picot quelconque de picots voisins sont variées et les directions entre un picot quelconque et les picots adjacents sont également variées. Pour l'observateur, les picots d'un motif semblent être disposés sur des lignes courbes, ou des cercles concentriques.
Les protubérances formées par gaufrage sur les plis sont également disposées sur une face du pli selon les mêmes motifs.
Les deux plis devant constituer une feuille complexe peuvent être gaufrés avec des motifs identiques ou avec des motifs différents.

~
" CA 02262020 1999-02-08 Lorsque les deux motifs sont identiques, les deux plis sont reliés entre eux, par la technique connue sous le nom de pointes contre pointes, mais avec un décalage des deux motifs dans une direction. De cette manière seules quelques protubérances de l'un des plis coïncident avec des protubérances de l'autre pli et sont liées à
elles. Les protubérances non coïncidentes sont disposées, entre des protubérances coïncidentes, un peu à la manière de ce que l'on obtient avec la technique qui permet d'obtenir une structure dénommée « nested ». Ces protubérances ne sont pas fiées à l'autre pli et créent des poches. La présence de ces protubérances non fiées par les poches ainsi formées permet d'améliorer l'absorption du produit final par rapport au même produit lo dans lequel les deux plis ont les mêmes motifs et sont réunis pointes contre pointes ,sans décalage, c'est à dire de telle manière que toutes les protubérances d'un pli coïncident et sont liées aux protubérances de l'autre pli.
Le produit obtenu est également plus souple et plus agréable au toucher en raison de la réduction du nombre de points de liaison. Corrélativement, la rigidité du produit et sa résistance à la rupture sèche ou humide sont légèrement diminuées.
Cependant on a constaté que cette perte de résistance était inférieure au gain en absorption. Comme la fonction principale d'un « essuie-tout » est d'absorber les liquides, on peut aisément définir un produit présentant une combinaison absorption/résistance optimale.
2o Du fait de la disposition des protubérances selon des motifs artistiques, on est assuré que plusieurs d'entre elles seront coïncidentes lorsque les motifs des deux plis sont décalés, alors que, dans les structures du type pointes pointes actuelles dans lesquelles les motifs ont des dessins géométriques formés de segments de droite dans des directions privilégiées, un décalage minime entre les motifs des deux plis entraîne une absence de liaison dans certaines zones de la feuille complexe.
Pour qu'il se produise des coïncidences certaines dans une proportion su~sante pour assurer la liaison des deux plis, certaines conditions doivent être respectées.
La densité des picots doit être supérieure à 10 picots et inférieure à 30 par cm=
et de préférence entre 1 ~ et 20 picots par cm=.
La surface des sommets des picots, et par le fait même, la surface des sommets des protubérances est supérieure à ~ %, et de préférence inférieure à 30 % de la surface totale.
Les dessins des motifs sont choisis de telle manière que 2~ % des protubérances de chaque pli, et de préférence 30 %, voire jusqu'à 70 %, participent à
des liaisons effectives des deux plis.
Le total des surfaces liées au niveau des protubérances participant aux liaisons effectives représente au moins 1 ~ % et de manière avantageuse 20 % de la surface totale des sommets de chaque pli.

Des mesures ont permis de dénombrer les points de liaison pour différents types de motifs. Ces mesures sont réalisées par analyse d'images. On détermine au moyen d'une caméra fa valeur de gris engendrée par l'empreinte laissée sur un papier carbone par les points de liaison par rapport à une valeur de référence sans point, puis 5 on applique un coei~icient en fonction de la surface moyenne occupée par un seul point.
Pour cela, dans une première étape, on numérise au scanner le calque d'empreinte en niveaux de gris à 300 points par pouce.
Dans une deuxième étape, on détermine le seuil de anis foncé des zones de lo contact effectif entre protubérances, les zones de l'image à ce seuil ou plus foncées sont colorées en noir, le reste est coloré en blanc.
L'image peut alors être transformée en image binaire (noir et blanc) plus contrastée que l'image de départ en niveau de gris. Cette opération se fait à
l'aide de logiciels graphiques tels que Photoscop ( ADOBE) ou Picture Publisher (MICOGRAFX). A ce stade, il est possible de mesurer le pourcentage de la surface noire représentant les zones de liaison à l'aide de ces mêmes logiciels.
Si l'on désire plus d'informations sur cette image, il est possible dans une troisième étape de reprendre l'image par un analyseur d'image tel que le Quantiniet 600 (LECA) qui en plus du pourcentage de surface liée peut calculer le nombre de 2o points par cm=, la surface de ces points ainsi que leur répartition sur un histogramme.
Les figures 2a à 2d montrent les répartitions des points de liaison pour des feuilles complexes comportant de plis gaufrés avec des motifs identiques et décalés correspondant respectivement aux motifs représentés sur les figures la à 2d.
La figure 2e montre la répartition des points de liaison d'une feuille complexe dont l'un des plis comporte le motif montré sur la figure lb et l'autre pli comporte le motif représenté sur la figure 1 c.
Le tableau suivant montre ~PC va~?»rc rnmnaratimac nia r~;nl.
~~.L,.,.,t:"~..".
référencés A et E, les références A à C correspondent à des feuilles complexes ayant des motifs identiques correspondant respectivement aux figures la à lc, et la référence D correspondant à un échantillon dont l'un des plis comporte le motif de la figure lb et l'autre pli le motif de la figure lc.
- la colonne C 1 indique le nombre de protubérances par cm=, - la colonne C2 indique le nombre de liaisons effectives par cm~, - la colonne C3 est le rapport en % entre les valeurs des colonnes C2 et C l, - la colonne C4 indique le pourcentage de la surface des sommets des protubérances par rapport à la surface totale. Elle correspond à la surface associée en véritables pointes pointes, - la colonne C~ représente le pourcentage de la surface liée des sommets par rapport à la surface totale, et . CA 02262020 1999-02-08 - la colonne C6 est le rapport en % entre les valeurs des colonnes CS et C4.

% % %

A 15,7 10,5 66 12,3 4,5 37 B 15,2 7,7 50 9,6 2,2 23 ~

C 15,4 7 45 9,8 2 20 D 12 7,2 60 7,6 2,7 I

E(B+C) 15,3 68 44 97 19 ~0 ~ ~ I ~

Avec un autre échantillon référencé A, mais un décalage différent, on a obtenu une surface liée correspondant à 3,3 % de la surface totale de la feuille soit 7.8 liaisons effectives par cm=.
Les mesures des surfaces et des points de liaison, c'est-à-dire les surfaces de contact collées entre les protubérances coïncidentes ont donné les valeurs suivantes Surface moyenne des points de liaison 0,42 mm=
lo Surface de contact maximale 1,18 mm2 Surface de contact minimale 0,12 mm=
II a été constaté que la surface de contact maximale (soit 1,18 mm-) est supérieure à la surface au sommet des picots qui est de 0,8 mm=, car il y a sans doute un certain écrasement lors de l'application de la colle sur les sommets des protubérances d'un pli, ou lors de l'application du premier pli sur le deuxième pli dans l'intervalle des deux cylindres gaufreurs, ou même lors de la création de rouleaux de feuille complexe à la sortie de l'installation permettant de réaliser cette feuille complexe.
L'installation pour réaliser la feuille complexe selon l'invention est connue en 2o soi et du type de celle utilisée pour faire de liaisons de deux plis pointes contre pointes.
Le décalage des motifs entre les deux plis peut être réalisé selon une direction préférentielle, en général le sens d'avancement de la feuille, en décalant angulairement l'un des cylindres gaufreurs par rapport à l'autre. Le décalage peut être également obtenu par pivotement d'un motif par rapport à l'autre. Ceci peut être obtenu lors de l'usinage des deux cylindres gaufreurs.
ESSAIS
A partir d'un même papier tissue crêpé, 100% kraft de résineux, on a réalisé
des échantillons de produits selon les motifs représentés sur les figures la à
ld pour différentes pressions de gaufrage. En effet, en augmentant la pression de gaufrage pour un même motif, on améliore la capacité d'absorption mais on réduit corrélativement la résistance à la rupture. Afin de pouvoir comparer les propriétés des échantillons il est donc nécessaire de tenir compte de la perte de résistance induite, en particulier de la résistance humide sens travers qui est un paramètre important pour caractériser les essuie-tout Afin de montrer l'amélioration apportée par la solution de l'invention, on a réalisé les échantillons A à E et des échantillons A', B', C', D'. Ces derniers 5 correspondent aux mêmes motifs la à ld mais assemblés en position parfaitement pointes contre pointes.
On a mesuré l'absorption selon la méthode AFi\10R iVf Q03-068. Cette méthode consiste à immerger une éprouvette dans l'eau puis à déterminer la masse d'eau absorbée après un temps d'égouttage dans des conditions spécifiées. On a tracé
10 les graphes représentés sur les figures 3 et 4 en reportant en ordonnées les valeurs mesurées de l'absorption, exprimées en cm3 par gramme d'échantillon et en abscisses les valeurs mesurées de résistances humides sens travers pour différentes pressions de gaufrage. Ces valeurs sont exprimées en N/m.
Les graphes montrent que les performances des produits A à E sont supérieures à
15 celles des produits A', D' respectivement pour les mêmes valeurs de résistance humide sens travers.
A titre de contre-exemple, on a réalisé à partir du même papier tissue CWP des échantillons gaufrés selon un motif dont le motif élémentaire comprend trois losanges imbriqués entre eux et dont la densité des protubérances est de 6 protubérances par 2o cm-. La première série d'échantillons Lp est du type pointes contre pointes, la seconde série Ld est à décalage des motifs avec 20% de densité de liaison. On constate que le décalage n'apporte aucune amélioration de l'absorption.

Claims

1) Feuille complexe composée d'au moins deux plis de papier absorbant en ouate de cellulose du type conventionnel à pressage en partie humide, dont le grammage est compris entre 10 et 40 g/m2, qui sont gaufrés par calandrage selon des motifs fins comportant des protubérances, et qui sont liés entre eux, notamment par collage, au niveau des surfaces des sommets des protubérances coïncidentes desdits deux plis, caractérisée par le fait que:
a) la densité des protubérances de chaque pli est supérieure à 10 protubérances par cm2 et la surface des sommets des protubérances de chaque pli est supérieure à
5 % de la surface totale dudit pli ;
b) au moins l'un des plis est gaufré selon un motif artistique dans lequel les distances et les directions de n'importe quelle protubérance avec les protubérances adjacentes sont variées, ledit motif étant choisi de telle manière qu'au moins 25 % des protubérances dudit pli participent à des liaisons effectives avec des protubérances coïncidentes de l'autre pli, et que la surface totale des sommets des protubérances dudit plis qui participent aux liaisons représente au moins 15 % de la surface totale des sommets des protubérances dudit pli, quelle que soit la position relative des motifs des deux plis.

2) Feuille complexe selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins 30 % des protubérances d'un pli participent à des liaisons effectives avec des protubérances coïncidentes de l'autre pli.

3) Feuille complexe selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'au moins 40 % des protubérances d'un pli participent à des liaisons effectives avec les protubérances coïncidentes et l'autre pli.

4) Feuille complexe absorbante selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisée par le fait que la surface totale liée des sommets des protubérances d'un pli est au moins égale à 20 % des surfaces des sommets des protubérances dudit pli.

5) Feuille complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la surface des sommets des protubérances de chaque pli est inférieure à 30 % de la surface totale dudit pli.

6) Feuille complexe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la surface des sommets des protubérances de chaque pli est supérieure à

7,5 % de la surface totale dudit pli.

7) Feuille complexe selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la surface des sommets des protubérances de chaque pli est inférieure à 15 % de la surface totale dudit pli.

8) Feuille complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la densité des protubérances de chaque pli est inférieure à
20 protubérances par cm2.

9) Feuille complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les deux plis sont gaufrés selon des motifs artistiques.

10) Feuille complexe selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les deux motifs artistiques sont identiques et décalés.

11) Feuille complexe selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les deux motifs artistiques sont différents.