Brevet FR2489747A1 — publié le 19820312

Tube de carton spiralé et son procédé de fabrication L'invention concerne les tubes cylindriques en carton à paroi mince. De tels tubes sont bien connus et leurs applications sont multiples dans les domaines les plus variés : protection, calage, bobinage de bandes minces (papier, aluminium ou autre) ou de fil, emballage (les extrémités sont alors fermées par un fond et un couvercle), etc. Jusqu'à présent, ces tubes à parci mince qui, très généralement, n'exigent ni un calibrage rigoureux, ni un état de surface particulier, sont obtenus selon l'une des deux techniques suivantes. a) Enrculement droit d'une feuille de papier ou de carton mince sur elle-même. La feuille, dévidée d'une bobine est coupée au format, encollée sur presque toute sa surface et enroulée sur plusieurs tours autour d'un mandrin cylindrique. Ensuite, le tube ainsi formé est extrait du mandrin et dirigé vers un séchoir. Ce procédé présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, même automatisé, il reste discontinu et par conséquent d'un rendement relativement faible. Mais surtout, la qualité du produit est mauvaise la quantité importante de colle à forte teneur en eau utilisée, nécessite une opération de séchage qui engendre des déformations du produit fini et, en outre, la section droite du tube qui n'est pas une couronne circulaire mais une spirale d'Archimède ne convient pas au bobinage à grande vitesse. b) Enroulement en hélice d'une pluralité de bandes ou "plis" de papier ou de carton mince, autour d'un mandrin, le pas de l'hélice étant réglé par rapport à la largeur d'une bande, de façon à obtenir des spires quasi-jointives sans chevauchement et les différentes bandes étant décalées les unes par rapport aux autres, afin que les "joints", c'est-à-dire les lignes hélicoidales de séparation des spires d'une mê- me bande, ne se superposent pas d'un pli à l'autre.L'opération s'effectue sur une machine dite "spiraleuse" dans laquelle chacune des bandes est stockée sur un dévidoir et passe, à l'exception de la première, dans un bac d'encollage avant de venir s'enrouler autour d'un mandrin fixe sous un angle déterminé par rapport à l'axe du mandrin, le tube formé étant entrainé en rotation, et simultanément en translation lon gitudinale, par une courroie sans fin effectuant un tour mort autour dudit mandrin.On obtient ainsi un tube "continu" qui est tronçonné en tubes unitaires de longueur convenable dans un poste du sciage procédé, permettant une fabrication en continu, donne un meilleur rendement que le précédent, Cependant, l'encollage en pleine laize conduit à une consommation importante de colle entraînant, d'une part, un accroissement du prix de revient et, d'autre part, des taux d'humidité tels que des déformations permanentes sont à craindre si le conditionnement intervient sans séchage préalable.En outre, à moins d'un réglage de grande précision de l'enroulement (diminution de la cadence et donc augmentation du coût de revient) et de la coupe des bandes, dont la largeur doit croître de façon très précise d'un pli à 1' autre en allant de l'intérieur vers l'extérieur, les spires ne sont pas rigoureusement jointives, une coupe longitudinale de la paroi du tube laisse apparaître des "failles" délimitées par les bords en regard des spires des diverses bandes et la résistance au flambage du tube se trouve très largement diminuée. Enfin, les bandes minces sont le plus souvent en une matière de basse qualité résistant mal à la traction d'où une limitation de la vitesse d'enroulement pour éviter des casses trop fréquentes. L'invention fournit un tube carton spiralé présentant une bonne résistante et dont la structure est telle que le cot de revient est diminué par suite de l'accroissement du rendement (vitesse de fabrication augmentée, risque d'incidents beaucoup plus faible) et des économies de matières. tube de carton à paroi mince selon l'invention est remarquable en ce q'il est constitué par une bande unique de carton enroulée en hélice, les deux bords latéraux de ladite bande étant chanfreinés de manière telle que la section droite de la bande présente la forme d'un pa rallélogramne, le pas de l'enroulement étant fonction du diamètre et de la largeur de la bande pour que les çhanfreins en re gard de deux spires successives soient en recouvrement. I1 est clair que, par rapport au tube spiralé classique à plusieurs plis, l'absence de failles internes augmente la résistance au flambage et que pour une même résistance l'économie de matière est de 1' ordre de 20 à 25 %. En outre, l'économie de colle est considérable, puisque les surfaces en recouvrement ne représentent qu'une petite fraction de la surface de la bande au lieu de l'intégralité des surfaces de plusieurs bandes. Par rapport au tube à enroulement droit, on retrouve les mê- mes avantages qu'avec le tube spiralé classique à plusieurs plis (possibilité de fabrication en continu, section droite en couronne circulaire) mais, en outre, ici encore, l'économie de colle est considérable. Cette faible consommation de colle entraine une réduction considérable du taux d'humidité, ce qui supprime la nécessité du séchage et/ou le risque de déformations permanentes. La fabrication d'un tube selon l'invention ne présente pas de difficultés particulières et les matériels mis en oeuvre sont clastiques. Le procédé consiste a; à choisir une bande de carton de largeur convenable ayant une épaisseur égale à celle désirée pour le tube, bobinée en galette, b, à dérouler la bande placée sur un dévidoir de préférence sous tension contrôlée, c,; à chanfreiner la bande par abrasion, sur ses deux bords, respectivement sur les deux faces opposées, d) à appliquer un adhésif exactement sur toute la largeur de l'un au moins des chanfreins, e) à enrouler la bande sur un mandrin cylindrique suivant une hélice dont le pas dépend de la largeur de la bande afin d'obtenir la superposition aussi exacte que possible des chanfreins en regard. L'enroulement peut s'effectuer sur une spiraleuse classique. I y a lieu de remarquer que la bande étant plus épaisse que les bandes tnitaires d'un tube classique à plusieurs plis, la résistance à la traction est bien supérieure. Si, par exemple, on utilise une bande au lieu de 3, en triplant l'épaisseur, on aura une bande trois fois plus résistante et comme, en outre, la fréquence des ruptures de bande est bien évidement proportionnelle au nombre des bandes mise en oeuvre, la fréquence des arrêts pour cause de "casse" sera donc, théoriquement, neuf fois moins élevée. I1 est alors possible d'augmenter la vitesse d'enroulement de manière importante. Par ailleurs la quantité de colle employée étant très faible, on peut envisager d'utiliser, sans craindre un prix de revient probitif, d'excellentes colles à prise rapide, y compris les colles thermo fusibles. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est la section droite d'une bande préparée pour la fabrication d'un tube selon l'invention, - les figures 2 et 3 reprEsentent respectivement une section droite et - la figure 4 est un schéma à petite échelle montrant la fabrication du tube sur une spiraleuse classique. Sur ces diverses figures les proportions ne sont pas respectées, certaines dimensions étant privilégiées par rapport aux autres pour plus de clarté. Aux figures 1 à 3 un tube 13 de carton à paroi mince est constitué par l'enroulement hélicoïdal d'une bande unique 10 dont les bords latéraux lla et llb sont chanfreinés respectivement sur les deux faces opposées, la section droite de la bande présentant de ce fait la forme d'un parallélogramme (figure 1). Le pas 12 de l'enroulement est fonction du diamètre du tube 13 et de la largeur de chacune des-faces de la bande 10, de manière à obtenir la superposition des chanfreins en regard lla et llb de deux spires successives. On a ainsi un tube dont la paroi, homogène, n'a aucun point de faiblesse et présente, pour une épaisseur donnée, la meilleure résistance possible au flambage. Si cette résistance constitue la caractéristique essentielle du produit, l'économie de matière par réduction de 1' épaisseur peut être de l'ordre de 20 à 25 % par rapport à un tube spiralé classique à plusieurs plis. De plus, comme il a été dit ci-avant, une économie importante est réalisez sur la colle puisque seules les parties chanfreinées sont collées entre elles. La faible quantité de colle utilisée permet d'employer des adhésifs à prise rapide et notamment des colles thermofusibles. La fabrication du tube selon l'invention peut être réalisée sur une spiraleuse classique telle que celle schématisée à la figure 4. La bande 10 arrive tangentiellement sur un mandrin cylindri que 22, sous un angle Q , par rapport à l'axe du mandrin, qui est fonc- tion du rapport du pas 12 au diamètre dudit mandrin. Le tube 13 est en trainé en rotation autour du mandrin 22 et en translation suivant la flèche F, par une courroie 15 sans fin, faisant un tour mort autour dudit tube et entraînée elle-même par deux poulies motrices 14a, 14b d' axes perperdiculaires à celui du mandrin. En avançant dans le sens F, le tube 13 se dirige vers un poste ce sciage (non représenté) où il est coupé en tronçons successifs de longueur prédéterminée. La sFiraleuse est alimentée par une bande de papier ou de carton bobiné en une galette 20 placée sur un dérouleur 21. Pour diminuer les risques de casse dus aux balourds de la bobine, il est avantageux d'utiliser un dérouleur à tension de bande contrôlée. I1 faut noter ici une nouvelle économie, par rappcrt aux tubes classiques multi-plis, sur le coût de préparation des galettes de matière puisqu'il y a découpage et bobinage d'une seule sorte âe matière et dans une seule largeur. P la sortie du dérouleur 21, la bande 10 passe dans un poste 16 de chanfreinage dans lequel la bande,convenablement guidée et tendue,est chanfreinée sur ses deux bords et suivant les faces opposées, par abrasicn à l'aide, par exemple, de deux bandes abrasives sans fin 17a et 17b. La bande 10 passe ensuite dans un poste d'encollage 19 dans lequel l'un au moins des chanfreins lla, lîb reçoit une application de colle précise et régulière grâce à un positionnement rigoureux de la bande,assuré par un margeur 18-par exemple. Les spiraleuses classiques étant prévues pour l'enroulement hélicoidal d'une pluralité de bandes, alors qu'une seule bande est utilisée pour réaliser le tube selon l'invention, il peut être avantageux de prévoir une enrouleuse simplifiée, plus rapide et même spécialement adaptée à la production d'un produit donné. Revendications 1) Tube de carton à paroi mince, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bande unique de carton (10) enroulée en hélice, les deux bords latéraux (lla, llb) de ladite bande étant chanfreinés de manière telle que la section droite de la bande présente la forme d'un parallélogramme, le pas (12) de l'enroulement étant choisi par rapport à la largeur de la bande pour que les chanfreins en regard (lla et llb) de deux spires successives soient en recouvrement. 2) Procédé de fabrication d'un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste : a) à choisir une bande de carton (10) de largeur convenable ayant une épaisseur égale à celle désirée pour le tube, bobinée en galette (20), b) à dérouler la bande placée sur un dévidoir (21) de préférence sous tension contrôlée, c) à chanfreiner la bande (10) par abrasion, sur ses deux bords (plat llb), respectivement sur les deux faces opposées, d) à appliquer un adhésif exactement sur toute la largeur de l'un au moins des chanfreins, e) à enrouler la bande sur un mandrin cylindrique (22) suivant une hélice dont le pas est fonction du diamètre du mandrin (22) et de la largeur de la bande (10) de façon à obtenir la superposition aussi exacte que possible des chanfreins (lla et llb) en regard.