Brevet FR2516447A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne le domaine des cartons ondulés et analogues, et a pour objet un carton ondulé ou une structure plastique extrudée à double paroi armé de mousse de polystyrène. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel produit. Il existe actuellement un grand nombre de cartons ondulés, à savoir du carton ondulé simple face présentant une feuille de papier ondulé collée sur une feuille de papier kraft, du carton ondulé double face dans lequel la feuille de papier ondulé est prise en sandwich entre deux feuilles de papier kraft, ainsi que du carton ondulé double cannelure, triple cannelure, etc.., comportant deux, trois feuilles, etc.., de papier ondulé en sandwich. La rigidité et la résistance mécanique d'une plaque de carton ondulé dépend ainsi du nombre de couches ondulées ainsi que de la qualité des papiers ondulés et plans la constituant. Par variation de ces divers paramètres, le carton ondulé peut être utilisé dans des domaines d'application aussi divers que l'emballage, le panneautage, ou encore la sellerie automobile. Toutefois, la résistance à la compression des cartons ondulés est faible du fait que les cannelures sont creuses et exposées au poinçonnage entraînant une déchirure du papier, ou encore à l'écrasement. En outre, leur tenue à l'humidité est très mauvaise, de sorte que leur usage comme emballage maritime ou comme panneau de cloison exposé aux intempéries est impossible, et leur rigidité est limitée et ne peut être améliorée que de manière partielle et coûteuse par utilisation de papiers de haute qualité et de complexes à double et triple cannelures. Enfin, leur pouvoir d'isolation thermique est faible, étant limité à la couche d'air contenu dans les cannelures, excluant son utilisation pour les emballages isothermes et pour les cloisons isolantes, leur pouvoir amortissant est également faible et ne permet pas un calage éventuel efficace, et leur pouvoir d'isolation phonique est mauvais du fait de la vibration inhérente au carton. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un carton ondulé ou une structure plastique extrudée à double paroi caractérisé en ce que ses cannelures sont remplies de mousse de polystyrène, ou d'une matière analogue formant une armature de renforcement. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel carton ondulé ou d'une structure plastique extrudée à double paroi armé de mousse de polystyrène, ou analogue, caractérisé en ce qu'il consiste à superposer des plaques de carton ondulé ou de la structure extrudée par paquets, puis à placer les paquets verticalement, de manière à amener les cannelures en position verticale, à coiffer le sommet des paquets avec une trémie, qui est remplie de billes de polystyrène préexpansées, les billes s'écoulant dans les cannelures et les remplissant sous l'effet de la pesanteur, le bas des plaques de carton ondulé étant fermé par pincement mécanique préalable, ou reposant sur une plaque chauffante portée à une température de l'ordre de 900 C à 1100 C, à fermer ensuite la partie supérieure des plaques de carton ondulé remplies par pincement mécanique, ou au moyen d'un élément chauffant portant à une température de l'ordre de 900 C à 1100 C ladite partie supérieure, et enfin, à soumettre les plaques obtenues à une température comprise entre 900 C et 1100 C par passage entre des plaques chauffantes ou des rampes à infrarouge ou dans des sources d'air chaud pendant une durée d'environ 40 à 90 secondes, afin de déterminer l'expansion finale des billes de polystyrène et leur solidarisation les unes aux autres constituant ainsi de la mousse de polystyrène, puis à palettiser les plaques armées ainsi obtenues. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et expliques avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels les figures 1 à 5 représentent, en coupe, divers types de cartons ondulés armés conformés à l'invention la figure 6 est une vue en coupe d'une plaque de carton ondulé moulée la figure 7 est une vue en plan d'un dispositif de fabrication de plaques armées la figure 8 est une vue en perspective, à plus grande échelle, d'une trémie d'alimentation en billes de polystyrène, et la figure 9 est une vue en élévation latérale d'une variante de réalisation du dispositif de fabrication de plaques armées. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemples, les figures 1 à 6 des dessins annexés, le carton ondulé 1 est caractérisé en ce que ses cannelures 2 sont remplies de mousse de polystyrène 3, ou matière analogue, cette mousse 3 formant une armature de renforcement du carton 1. La figure 1 représente un carton ondulé double face 1 à simple cannelure 2 armé d'une mousse 3, et la figure 2 montre un carton ondulé 1' simple face et simple cannelure 2', tandis que les figures 3 et 4 représentent des cartons double cannelures 1" et 1"', le carton 1"' présentant des hauteurs de cannelures différentes, et la figure 5 représente une combinaison 1IIII de deux cartons 1 et 1'. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un carton ondulé armé, qui consiste à superposer des plaques de carton ondulé 1 par paquets 4, puis à placer les paquets 4 verticalement, de manière à amener les cannelures en position verticale dans un poste d'attente 5, à partir duquel les plaques 1 sont évacuées individuellement au moyen d'un rouleau 6 à défaire la pile vers une station de tranchage 7, où une petite tranche de la partie supérieure des plaques est découpée, à faire passer alors les plaques dans une station 8 de pincement de leur partie inférieure en vue d'obturer les cannelures, puis à éliminer les bavures superficielles du tranchage supérieur dans un poste de flambage 9 au moyen d'un brûleur, à empiler alors en position verticale les plaques 1 obtenues dans une station 10 de remplissage, au moyen d'un rouleau d'empilage 11, et à remplir par gravité les cannelures des plaques 1 avec des billes préexpansées de polystyrène au moyen d'une trémie 12, à défaire la pile de plaques remplies de billes au moyen d'un rouleau 13, à pincer, le cas échéant, la partie supérieure de chaque plaque 1 dans un deuxième poste de pincement 14, puis à réaliser l'expansion complète des billes de polystyrène et leur solidarisation les unes aux autres par passage des plaques 1 dans une station d'expansion telle qu'un four 15 chauffé à une température comprise entre environ 900 C et 1100 C pendant environ 40 à 90 secondes ou encore par passage entre des plaques a chauffantes, des rampes à infrarouge ou des sources d'air chaud, puis à palettiser les plaques armées obtenues au moyen d'un rouleau 16, l'entraînement des plaques 1 entre les divers postes de travail étant réalisé grâce à des rouleaux 17. Afin de permettre un bon remplissage des cannelures des plaques 1, ces dernières sont affectées, dans la station de remplissage 10, d'un mouvement vibratoire grâce à un vibreur à balourds 18 agissant sur la pile de plaques 1 disposées sous la trémie 12 (figures 7 et 8). Le découpage d'une petite tranche de la partie supérieure, par exemple de 1 à 3 mm de hauteur, permet un bon dégagement des cannelures, qui est encore amélioré lors du flambage au cours duquel les bavures superficielles dues au tranchage sont éliminées, de sorte que la pénétration ultérieure des billes de polystyrène préexpansées est facilitée. Le pincement de la partie supérieure des plaques a pour but de réaliser une fermeture supérieure de celles-ci pour éviter tout risque de perte des billes préexpansées au cas où les plaques devraient être manutentionnées pour subir un traitement, tel le montage, et ce avant que les billes de polystyrène ne soient transformées par chauffage en une mousse de polystyrène. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, la fermeture des parties inférieure et supérieure des plaques 1 peut être réalisée par disposition des plaques 1 sur une plaque chauffante portée à une température d'environ 900 C à 1100 C pendant le remplissage des cannelures, et par passage sous un autre élément chauffant portant également la matière à une température d'environ 900 C à 1100 C. Grâce à ce mode de réalisation, il est possible de réaliser l'expansion totale des billes contenues dans les cannelures sur une hauteur d'environ 2 à 10 mm formant ainsi une mousse scellant les extrémités desdites cannelures. A titre d'exemple, une plaque de carton ondulé double face à simple cannelure, de 4 mm d'épaisseur est remplie à raison de 150 à 800 g/m2 suivant la qualité et le degré de préexpansion des billes de polystyrène. L'invention a également pour objet une variante de réalisation dans laquelle la fabrication du carton ondulé armé s'effectue en continu sur une onduleuse classique modifiée. Dans ce cas, le procédé consiste à dérouler une feuille de papier inférieure 19, à l'encoller sous un poste 20, puis à la faire passer sous une trémie 21, qui y dépose des billes de polystyrène préexpansées, une feuille de papier ondulé 22 est alors appliquée sur la feuille inférieure 19 et sur la couche de billes, enfermant ces dernières dans ses cannelures, puis à faire passer l'ensemble sous une seconde trémie 21' déposant des billes.préexpansées dans les cannelures supérieures, à procéder ensuite à la mise en place de la feuille de papier supérieure 23, qui est préalablement encollée dans un poste 24, de manière à fermer les cannelures supérieures, et enfin à faire passer la plaque de carton ondulé 25 obtenue dans un four 26, ou analogue, chauffé à une température de 900 C à 1100 C pendant environ 40 à 90 secondes, afin de déterminer l'expansion finale des billes de polystyrène et leur solidarisation les unes aux aubes. Les billes de polystyrène utilisées sont avantageusement telles que celles connues sous la dénomination commerciale Styropore de la société BASF présentant une densité apparente de 600 g/litre et un diamètre de 0,3 à 0,6 mm, ces billes étant préexpansées à la vapeur ou par toute autre source de chaleur, de manière à porter leur densité à une valeur de 50 à 300 g/litre et leur diamètre à environ 0,8 mm à 2 mm. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, à leur sortie de la station de remplissage des cannelures avec les billes préexpansées, les plaques 1 peuvent être introduites dans une presse entre un poinçon et une matrice chauffants portés à une température d'environ 900 C à 110' C, et serrés pendant environ 40 à 90 secondes, de telle manière que l'expansion finale et la solidarisation des billes entre elles déterminent la formation d'une mousse de polystyrène moulée rendant permanentes les formes du carton ondulé ou de la structure extrudée armé (figure 6). L'invention a été décrite à propos d'une utilisation de billes de polystyrène préexpansées, mais n'est pas limitative à ce dernier. Ainsi, des mousses analogues obtenues à partir de billes, de poudres, ou de granulés peuvent également être utilisées. Grace à l'invention, il est possible de fabriquer un carton ondulé ou une structure plastique extrudée à double paroi armé de mousse, permettant un usage comme présentoir publicitaire, emballage maritime, conteneur, caisse d'emballage isotherme, palette de manutention, élément de calage anti-choc, coin de calage, panneau d'isolation thermique, etc.. En effet, un tel carton ou une telle structure présente une résistance à la compression nettement supérieure à celle de plaques correspondantes non armées, ainsi qu'une meilleure résistance à la flexion. En outre, les isolations thermique et phonique sont également très sensiblement améliorées, ainsi que le pouvoir d'amortissement et la tenue à l'humidité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Carton ondulé ou structure plastique extrudée à double paroi caractérisé en ce que ses cannelures (2) sont remplies de mousse de polystyrène (3), ou d'une matière analogue, formant une armature de renforcement. 2. Procédé de fabrication d'un carton ondulé ou d'une structure plastique extrudée à double paroi, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à superposer des plaques de carton ondulé ou de la structure extrudée par paquets (4), puis à placer les paquets (4) verticalement, de manière à amener les cannelures en position verticale dans un poste d'attente (5) à partir duquel les plaques (1) sont évacuées individuellement au moyen d'un rouleau (6) à défaire la pile vers une station de tranchage (7) où une petite tranche de la partie supérieure des plaques est découpée, à faire passer alors les plaques dans une station (8) de pincement de leur partie inférieure en vue d'obturer les cannelures, puis à éliminer les bavures superficielles du tranchage supérieur dans un poste de flambage (9) au moyen d'un brûleur, à empiler alors en position verticale les plaques (1) obtenues dans une station (10) de remplissage au moyen d'un rouleau d'empilage (11), et à remplir par gravité les cannelures des plaques (1) avec des billes préexpansées de polystyrène au moyen d'une trémie (12), à défaire la pile de plaques remplies de billes au moyen d'un rouleau (13), à pincer, le cas échéant, la partie supérieure de chaque plaque (1) dans un deuxième poste de pincement (14), puis à réaliser l'expansion complète des billes de polystyrène et leur solidarisation les unes aux autres par passage des plaques (1) dans une station d'expansion telle qu'un four (15) chauffé à une température comprise entre environ 90 C et 1100 C pendant environ 40 à 90 secondes ou encore par passage entre des plaques chauffantes, des rampes à infrarouge ou des sources d'air chaud, puis à palettiser les plaques armées obtenues au moyen d'un rouleau (16), l'entraînement des plaques (1) entre les divers postes de travail étant réalisé grâce à des rouleaux (17). 3 Procédé, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques (1) sont affectées, dans la station de remplissage (10), d'un mouvement vibratoire grâce à un vibreur à balourds (18) agissant sur la pile de plaques (1) disposées sous la trémie (12). 4. Procédé, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la fermeture des parties inférieure et supérieure des plaques (1) peut être réalisée par disposition des plaques (1) sur une plaque chauffante portée à une température d'environ 900 C à 110 C pendant le remplissage des cannelures, et par passage sous un autre élément chauffant portant également la matière à une température d'environ 90 C à 110 C. 5. Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'une plaque de carton ondulé double face à simple cannelure, de 4 mm d'épaisseur est remplie à raison de 150 à 800 g/m2 suivant la qualité et le degré de préexpansion des billes de polystyrène. 6. Procédé de fabrication d'un carton ondulé ou d'une structure plastique extrudée à double paroi suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à dérouler une feuille de papier inférieure (19), à l'encoller sous un poste (20), puis à la faire passer sous une trémie (21), qui y dépose des billes de polystyrène préexpansées, une feuille de papier ondulé (22) est alors appliquée sur la feuille inférieure (19) et sur la couche de billes, enfermant ces dernières dans ses cannelures, puis à faire passer l'ensemble sous une seconde trémie (21') déposant des billes préexpansées dans les cannelures supérieures, à procéder ensuite à la mise en place de la feuille de. papier supérieure (23), qui est préalablement encollée dans un poste (24), de manière à former les cannelures supérieures, et enfin à faire passer la plaque de carton ondulé (25) obtenue dans un four (26), ou analogue, chauffé à une température de 90 C à 110 C pendant environ 40 à 90 secondes afin de déterminer l'expansion finale des billes de polystyrène et leur solidarisation les unes aux autres. 7. Procédé, suivant l'une quelconque des reven dications 2 à 6, caractérisé en ce que les billes de polystyrène utilisées sont avantageusement telles que celles connues sous la dénomination commerciale "Styropore" de la société BASF présentant une densité apparente de 600 g/litre et un diamètre de 0,3 à 0,6 mm, ces billes étant préexpansées à la vapeur ou par toute autre source de chaleur, de manière à porter leur densité à une valeur de 50 à 300 g/litre et leur diamètre à environ 0,8 mm à 2 mm. 8. Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'à leur sortie de la station de remplissage des cannelures avec les billes préexpansées, les plaques (1) sont introduites dans une presse entre un poinçon et une matrice chauffants portés à une température d'environ 90 C à 110 C, et serrés pendant environ 40 à 90 secondes, de telle manière que l'expansion finale et la solidarisation des billes entre elles déterminent la formation d'une mousse de polystyrène moulée rendant permanentes les formes du carton ondulé ou de la structure extrudée armé.