Brevet FR2431921A1 — publié le 19800222

La présente invention est du domaine des techniques et des matériaux pour l'emballage des marchandises et elle a plus précisément pour objet un carton de type nouveau, convenant notamment pour la fabrication de petits emballages tels que boites et étuis, ainsi que le procédé de fabrication de ce carton On connaît depuis fort longtemps les cartons de type "ondulé11 utilisés dans la fabrication des emballages tels que caisses, boites ou autres ; le carton ondulé se compose d'au moins deux feuilles de carton ou de papier collées l'une contre l'autre, l'une des deux feuilles présentant des ondulations.La technique, aéja ancienne, de fabrication d'un tel carton consiste d'une manière générale a conformer chaud entre des cylindres cannelés de façon correspondante une feuille de papier ou de carton approvisionnée en bande puis, la bande ondulée étant toujours sur l'un des rouleaux, a lui appliquer une feuille de papier ou carton, dite de contre-collage, avant que la première bande ne quitte les cannelures de son cylindre.Le carton ainsi obtenu, dit ondulé contre-collé, se caractérise par des ondulations de l'une des feuilles ayant un relief compris entre quatre et dix- fois l'épaisseur de la feuille ondulée ; en général l'épaisseur de la feuille ondulée est égale 11 épaisseur de la feuille contre-coliée et le relief des ondulations est d'au moins six fois l'épaisseur de ces feuilles ; un tel carton présente une très grande rigidité a l'égard d'une déformation qui tendrait à recourber les cannelures dans le plante leur hauteur. L'effet de rigidité est encore accru par contre-collage d'une seconde feuille de papier ou carton sur l'autre face des ondulations ; il est alors connu sous le nom de carton ondulé contre-collé double face. Dans le but de satisfaire aux exigences de fabrication des emballages de petites dimensions, tels que boites et étuis, on a proposé de réduire, toutes proportions gar dées, les dimensions des cartons ondulés contre-collés sus visés; les cartons plus légers ainsi obtenus sont connus sous le nom de "micro-ondulé, contre-collé11 simple ou double faces. En général ces cartons, lorsqu'ils sont destinés à la fabrication des petits emballages, ont des caractéristiques de résistance dépassant de beaucoup les caractéristiques demandées, par exemple, pour leur tenue lors des opérations de manutention, ou encore pour la protection des objets emballés, et ils ont un coilt très élevé pour les fonctions que l'on attend d'eux.Le fabricant de petits emballages n'a donc le choix, dans l'état actuel des techniques et des matériaux qui lui sont offerts, qu'entre un carton microondulé contre-collé d'un prix relativement élevé et un carton plat de prix moindre mais présentant des caractéristiques insuffisantes d'amortisseement et de rigidité. On connait aussi un carton dit "gaufr6" obtenu généralement par déformation par emboutissage a chaud d'une feuille de carton plat ; la caractéristique d'un tel matériau réside principalement dans sa bonne qualité d'amortissement des chocs , il peut être utilise tel quel comme doublure, ou encore "fourrure", dans les emballages faits de carton plat, ou être lui-même contre-collé a une feuille de carton plat. Un in convénient de ce type de carton pour la fabrication des emballages, hormis son utilisation comme fourrure à l'intérieur de ceuxci, réside dans sa souplesse qui le rend mal adapté au travail des machines automatiques d'emballage. Le but de la présente invention est de proposer un carton d'un troisième typeprésentantun coût et des ca ractéristioues de rigidité et d'amortissement, compris entre ceux du carton ondulé et ceux du carton plat, réunissant aussi les qualités de rigidité de l'ondulé, et de "moelleux" du carton gauforé. Un autre but de l'invention est de proposer une technique offrant à l'atelier de fabrication d'emballages, la possibilité de produire lui-même selon ses besoins précis un carton du type précité ayant des caractéristiques déterminées. La démarche inventive du demandeur, initiée par l'idée d'un emboutissage ultra-fin à froid et guidée par les buts énoncés ci-dessus, a consiste essentiellement dans une expérimentation tant des moyens d'obtention que des produits obtenus et elle a abouti, après rejet d'un certain nombre de formules insatisfaisantes, a la définition d'une structure nouvelle de carton du genre ondulé et a la définition d'une application nouvelle de moyens mis à la disposition des fabricants d'emballages. Selon la présente invention un carton d'emballage du genre- comportant un relief obtenu par déformation a partir d'un carton plat, est principalement caractérisé en ce que 3redit relief est composé de cannelures dont la hauteur est comprise entre une demi fois et trois fois l'épaisseur moyenne du carton plat utilisé, et de préférence sensiblement égale à l'épaisseur moyenne du carton utilisé. Un tel carton, qui est en fait plus proche du carton gaufré que du carton ondulé présente à la fois une tenue suffisante du canneiage qui n'exige pas d'être immédiatement contre-collé pour subsister, comme c'est le cas du carton ondulé classique, un accroissement de la rigidité suivant une direction, au contraire du carton gaufré qui est mou dans toutes les directions, cet accroissement de la rigidité unidirectionnelle autorisant le passage des emballages obtenus dans les machines automatiques. A être d'exemple d'une forme plus particulière de réalisation d'un carton pour emballage tel que défini ci-dessus, la périodicité, ou pas, des cannelures est comprise entre deux et dix fois l'épaisseur du carton utilisé ; en fait on doit comprendre que dans le cas d'un pas supérieur à dix fois l'épaisseur du carton la densité des cannelures est réduite à un point -tel que leur fonction devient relativement imperceptible par rapport aux propriétés d'ensemble du carton ; on choisira en général un pas de cannelures sensiblement égal à quatre fois l'épaisseur du carton ondulé. Selon une caractéristique plus particu lière de la structure du carton de l'invention, les cannelures, ou côtes, d'au moins une face du carton comportent au moins une arête vive ; cette arête vive qui est bien entendu parallèle à la direction générale de la cannelure, semble être une des causes des caractéristiques remarquables du carton de l'invention ; cet effet semble résulter de la brisure des fibres constitutives du carton, cette brisure résultant d'une déformation non élastique des fibres qui interdit leur retour à leur forme initiale et confère au carton la permanence de sa déformation. Selon une forme plus particulière, donnant d'excellents resultats, d'une telle structure, lesdites arêtes vives sont situées au fond des creux ou sillons séparant deux cannelures voisines. Une autre caractéristique secondaire, résultant de la structure du carton propre à l'invention et de son mode d'obtention plutôt que constituant une caractéristique visée pour elle-même, réside dans le fait que l'épaisseur du carton après ondulation est variable dans l'espacement d'un demi pas d'ondulation ; on notera qu'une telle caractéristique est distincte d'un carton conforme à l'invention et obtenu suivant le procédé qui va être indiqué plus loin, et qu'elle le distingue notamment du carton ondulé classique dont l'épaisseur de la feuil le ondulée ne varie pratiquement pas tout au lolgdes ondulations. Les cartons ondulés tels que définis par ce qui précède peuvent être contre-collés sur des cartons plans plus ou moins épais, sur l'une ou l'autre de leur face ou sur leurs deux faces, pour constituer un carton ondulé contre-collé ayant, par leurs ondulations, une structure caractéristique. Toujours selon la présente invention un procédé de fabrication d'un carton du genre cannelé ou ondulé, ou encore embouti, et présentant l'une des caractéristiques de structure sus décrites, consiste dans sa généralité à faire passer à froid une feuille de carton plat entre des cylindres rotatifs pourvus de cannelures, les cannelures de l'un des-cylindres s'intercalant entre les cannelures de l'autre, l'espacement compris entre les bords d'extrémité en regard de deux cannelures voisines d'un même cylindre étant légèrement inférieur à la somme de la largeur, prise diun bord d'extrémité à l'autre d'une meme cannelure de l'autre cylindre, et deux fois l'épaisseur du carton utilisé, la hauteur des cannelures, ou si l'on préfère la profondeur des sillons, étant sensiblement comprise entre une demi fois et trois fois l'épaisseur du carton destiné à etre traité ou si l'on préfère entre une demi fois et trois fois la valeur moyenne d'un interstice ménagé entre les parois cannelées des cylindres. I1 doit être compris à ce qui vient d'être dit, que l'interstice compris entre les surfaces cannelées des cylindres est legèrement inférieur à l'épaisseur du carton utilisé, de façon telle que malgré l'allongement résultant du cannelage le carton passant entre les cylindres se trouve comprimé, ce par quoi il peut y avoir formation des arêtes vives précitées. Afin de pouvoir, à bon compte, réaliser des cannelures fines et rapprochées dites dans ce cas mini-microcannelures, les cannelures dont sont pourvus les cylindres sont, pour chacun d'eux, supportées par une plaque rapportée sur laquelle lesdites cannelures ont été obtenues par photogravure. De préférence la photogravure est réalisée à partir d'un négatif sur lequel des bandes opaques ont été dessinées par un procédé transfert, ou à partir d'un négatif pouvant avoir été lui-même tiré avec agrandissement ou rapetissement du précédent. De préférence encore les plaques utilisées sont celles destinées à l'obtention de clichés typographiques en matières plastiques photopolymeres disponibles par exemple sous les marques déposées "NYLOPRINT", "DYCRIL", etc...; à défaut de ces derniers matériaux on peut aussi utiliser des plaques typographiques traditionnelles en zinc. Bien entendu dans le cas où- une structure particulière de cannelage serait envisagée pour des très grandes séries on pourra utiliser des cylindres massifs d'acier dont la surface aura été traitée pour en augmenter la dureté et en diminuer l'usure. La présente invention, tant en ce qu'elle concerne un nouveau carton du genre ondulé, qu'en ce qu'elle con cerne son mode et ses moyens d'obtention, sera mieux comprise aux descriptions qui vont en être faites en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles : La fig.l est une coupe agrandie d'un carton ondulé contre-collé de l'art antérieur, La fig.2 est une coupe agrandie d'une première forme de carton ondulé de l'invention, r La fig.3 est une coupe agrandie d'une seconde forme de carton ondulé de l'invention, La fig.4 est une coupe agrandie d'une forme de carton ondulé dissymétrique constituant une cariante de la précédente, La fig.5 est un carton ondulé contrecollé de l'invention, La fig.6 est une illustration schématique d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé d'ondulation du carton, conforme à l'invention, et La fig.7 est une représentation à plus grande échelle d'undétail de la figure précédente. Sur la fig.l un carton ondulé classique qui peut être aussi bien, selon l'échelle choisie, un carton ondulé normal qu'un carton dit micro-ondulé, est constitué d'une feuille ondulée 1 de papier ou carton collée sur une feuille plane 2 du même carton ou papier ; la hauteur H des cannelures, définie comme la distance normale entre le plan des sommets des cannelures et le plan du fond des sillons intermédiaires est d'environ quatre à cinq fois supérieure à l'épaisseur E de la feuille ondulée 1 ; le pas des cannelures P est d'environ dix fois supérieur à l'épaisseur E ;-on notera que l'épaisseur E est sensiblement constante tout au long de la section de la feuille cannelée ; on notera aussi que le pas des cannelures est maintenu constant par la feuille contre-collée 2 et que sans ce contrecollage les ondulations de la feuille 1 tendraient à s'aplatir et finalement disparaître. Sur la fig.2 un carton ondulé 3 conforme à l'invention, dont les dimensions ne sont pas précisées mais qui peuvent être assez petites, est obtenu à partir d'une feuille 4 de carton plat d'épaisseur e ; le relief de la feuille 3 est composé de cannelures dont la hauteur h, définie de la même façon que ci-dessus, est environ égale à 1,2 fois l'épaisseur moyenne e de la feuille plane 4 de carton utilisé pour otenir la feuille 3. Le pas 2 des ondulations de la feuille 3 est environ égal à 4,4 fois l'épaisseur e. I1 apparait ainsi à l'examen des proportions, et notamment des rapports de la hauteur des cannelures à l'épaisseur du carton utilisé1 des différences très nettes entre la feuille ondulée de l'art antérieur et la feuille ondulée du carton de l'invention. Les cannelures de la feuille ondulée 3 sont limitées pres de leur base par des arêtes vives telles que 5,6,7 etc... parallèles à la direction générale (flèche 8) des cannelures. Dans le cas de la fig.2 ces arêtes vives constituent une transition brusque entre un fond plat 9,10 etc..., des sillons compris entre les cannelures et la surface arrondie des cannelures. On remarque enfin sur la fig.2 que le fond 9 des sillons d'une face est sensiblement coplanaire avec le fond 10 des sillons de l'autre face ; en fait cette coplanéité est propre au cas de figure mais n'a aucun caractère de nécessité. Sur la fig.3 une feuille ondulée selon l'invention diffère de celle de la fig.2 en ce que les cannelures forment des surfaces sensiblement planes raccordées les unes aux autres par des arêtes de fond telles 11,12,13,14 etc... et de sommet telles que 15,16,17,18 etc... Dans ce cas de figure les cannelures d'une face de la feuille ondulée ont des dimensions égales aux cannelures de l'autre face et il en est de même pour les sillons ; en d'autres termes les faces de la feuille ondulée présentent une symétrie axiale, ou circulaire, d'ordre deux (cent quatre vingt degrés) par rapport à des lignes parallèles aux cannelures et dont les traces sont matérialisées en 24,25,26 etc..., on notera cependant que cette symétrie n'est nullement nécessaire et qu'aussi bien dans d'autres cas de structure les fonds des sillons, ou les faces de sommet, pourraient etre inégaux d'une face à l'autre, il en est ainsi de la structure représentée en fig.4 ; on a ainsi suivant la face regardée soit des sillons à grand espacement, soit des cannelures à grand espacement ; toutefois et comme déjà dit l'espacement des cannelures ou des sillons ne doit pas être trop important-ce qui rendrait de plus en plus imperceptible l'effet de la structure sur les caractéristiques de comportement du carton. Cet espacement entre les cannelures neut aussi être variable en vue de conférer au carton soit des proprio tés locales particulières, soit un aspect asthéticrue général particulier. Sur la fig.5 une feuille de carton ondulé 20 conforme à l'invention et analogue à celle de la fig.2 est collée sur une feuille plane de carton 21 pour constituer un carton ondulé contre-collé conforme à l'invention ; une seconde feuille plane pourrait encore être collée sur l'autre face de la feuille ondulée contre-collé double face conforme à l'invention. On notera que dans le cas du carton ondulé de l'invention, lafeuille plane contre-collée peut être assez mince puisqu'il n'est pas attendu d'elle qu'elle ait un rôle fonctionnel de participation à la rigidité. I1 doit être aussi compris à ce-propos que des feuilles ondulées analogues à celles de la fig.3 pourraient être traitées de la même façon. Sur la fig.6~une machine pour la fabrication d'un carton ondulé de l'invention à partir de feuilles de carton plat, se compose essentiellement de deux cylindres 30 et 31 sur la périphérie desquels ont été disposées à la manière de plaques typographiques, des plaques cannelées 32 et 33 respectivement ; les cannelurés des plaques 32 et 33 ont été obtenues par photogravure comme indiqué plus haut ; les plaques sont disposées de façon telle que les cannelures de l'une s'intercalent entre les cannelures de l'autre comme cela sera expliqué de façon plus détaillée plus loin ; les cylindres 3Q et 31 sont rotatifs en sens contraire et calés angulairement et de façon précise l'un par rapport à l'autre ; le calage angulaire des cylindres aussi bien que leur rapprochement sont de préférence réglables de fa çon précise et stable. La machine comprend encore des moyens dtap- provisionnement automatique des cylindres ; ces moyens bien con 'nus de l'imprimerie consistent en un premier plateau 34 élévateur supportant une pile 35 de feuilles planes de carton ; consistent encore en des moyens de préhension 36 pour saisir la feuille de carton du haut de la pile et l'introduire, en synchronisme avec le mouvement des cylindres, entre ceux-ci ; consistent enfin en un plateau 37 de réception pour recevoir des feuilles telles que 38 de carton ondulé sortant des cylindres ; les plateaux 34 et 37 ont des mouvements inverses synchrones, mais pas nécessairement égaux, avec le mouvement des cylindres On notera qu'une machine telle que décrite peut résulter de l'adaptation à peu de frais d'une machine à imprimer généralement existante dans les ateliers de fabrication d'emballage ; on notera toutefois que l'opération d'ondulation du carton étant, grâce à l'invention, une opération relativement simple, un grand nombre d'organes tels que rouleaux encreurs, poudreurs etc... dont sont généralement pourvues les machines à imprimer restent inutilisés dans l'opération d'ondulation et que de ce fait il serait préférable dans bien des cas de construire une machine propre à l'opération d'ondulation. I1 est clair que les moyens et procédés ci-dessus indiqués sont tout à fait à la portée d'un atelier de fabrication d'emballage de petite ou de moyenne importance. Sur la fig.7 est illustré de façon très grossie le point de passage du carton entre les cylindres 30 et 31 d'une machine telle que celle de la figure précédente ; les plaques cannelées rapportées 32 et 33 sont destinées à produire un carton d'une structure analogue à celle de la fig .2 ; les cannelures 321,322 etc.. de la plaque 32 du cylindre 30 s'intercalant entre les cannelures 331, 332 etc. de la plaque 33 du cylindre 31, l'espacement f compris entre les bords d'extrémité, ou arêtes, 331" et 332' de deux cannelures voisines 331 et 332 respectivement du même cylindre, ou de la même plaque de cylindre 33, étant légèrement inférieur à la somme de la largeur g, prise d'un bord d'extrémité, ou arête, 321' l'autre 321n d'une même cannelure 321 de l'autre cylindre, ou plaque de cylindre, 32, et deux fois l'épaisseur e du carton utilisé ; de plus la hauteur h' des cannelures des plaques ou des cylindres, ou si l'on préfè- re la profondeur des sillons, est sensiblement égale à l'epais- seur e du carton utilisé (donc compris entre une-demi-fois et trois fois cette épaisseur) ; il est encore équivalent de dire que la hauteur h'- des cannelures est comprise entre une demi-fois et trois fois la valeur moyenne de l'interstice ménagé entre les parois cannelées des cylindres ou des plaques En fait on doit comprendre qu'ayant choisi une structure pour la feuille ondulée de carton, structure dans laquelle le relief est compris entre une demi-fois et trois fois la valeur moyenne de l'épaisseur du carton ondulé, l'écartement des cylindres est réglé progressivement dans le sens du rapprochement par passages successifs des feuilles jusqu'à ce que le relief soit stable et bien marqué, et sans déchirure de la feuille, ni efforts excessifs de la machine. L'interstice moyen entre les cylindres est alors très légèrement inférieur à l'épaisseur du carton ondulé, et d'autant plus inférieur que le relief du carton est plus marqué et/ou le pas des cannelures est plus petit ; il y a lieu de remarquer que dans la fabrication traditionnelle- du carton ondulé l'interstice entre les cylindres cannelés est pratiquement égal à l'épaisseur des bandes de carton ou papier et qu'il ne varie pas suivant les dimensions des ondulations. Le procédé sus décrit permet,par une disposition appropriée des cannelures des cylindres, d'obtenir des cartons ondulés à insterstices de cannelures variables tels que le carton cannelé de la fig.5. I1 doit être enfin compris que la prEsen- te invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits à titre illustratif, mais que sa portée définie par les revendications qui suivent s'entend aux produits du même genre et aux moyens équivalents à ceux indiquées à ceux préconisés pour les obtenir. REVEND ICAT IONS 1.- Carton d'emballage, du genre comportant un relief obtenu par déformation à partir d'un carton plat, caractérisé en ce que ledit relief est composé de cannelures dont la hauteur est comprise entre une demi fois et trois fois l'épaisseur moyenne du carton plat utilisé, d'où il résulte à la fois une bonne te nue du cannelage, un accroissement de la rigidité dans une direction, et enfin la possibilité d'effectuer ce cannelage à froid 2.- Carton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le relief des cannelures est sensiblement égal à l'épaisseur moyenne du carton utilisé 3.- Carton selon la revendication 2, caractérisé en ce que la périodicité* ou pas, des cannelures est comprise entre deux et dix fois 1Zepaisseur du carton utilisé ; 4.- Carton selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pas des cannelures est sen siblement égal à quatre fois l'épaisseur du carton utilisé 5.- Carton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures d'au moins une face comportent au moins une arête vive 6.- Carton selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites arêtes vives sont si tuées au fond des creux séparant deux cannelures voisines 7.- Carton selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du carton après ondulation est variable dans l'espacement d'un demi pas d'ondulation 8.- Carton d'emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une feuille de papier ou de carton est contre-collé sur au moins l'une de ses faces 9.- Procédé de fabrication d'un carton du genre cannelé ou ondulé, conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait passer à froid une feuille de carton plat entre des cylindres rotatifs pourvus de cannelures, les cannelures de l'un s'intercalant dans les cannelures de l'autre, l'espacement compris entre les bords d'extrémité en regard de deux cannelures voisines d'un même cylindre étant légèrement inférieur à la différence entre la largeur prise d'un bord d'extrémité à l'autre d'une meme cannelure de l'autre cylindre et deux fois l'épaisseur du carton utilisé, la profondeur des cannelures étant sensible ment comprise entre une demi fois et trois fois l'épaisseur du carton destiné à être cannelé ; 10.- Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé: en ce que les cannelures dont sont pourvus les cylindres- sont supportées pour chaque cylindre par une plaque rapportée sur laquelle lesdites cannelures ont été obtenues par photogravure.