Brevet FR2790420A1 — publié le 20000908

CARTON ONDULÉ RIGIDE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un carton ondulé rigide, un carton ondulé rigide obtenu selon ce procédé et une machine de fabrication du carton ondulé rigide. Elle s'applique plus particulièrement aux cartons nécessaires à la fabrication d'emballages ou de conditionnements. Le carton ondulé, de type classique, est un matériau complexe composé de deux à sept feuilles de papier. Les feuilles sont dénommées " couvertures " lorsqu'elles sont extérieures et " médianes " lorsqu'elles sont intérieures. Des feuilles cannelées ou ondulées peuvent former entretoise et sont collées aux feuilles mentionnées ci-dessus et dénommées ",, cannelures ". De manière non limitative, on peut classer les cartons ondulés en deux catégories: - Un type de carton ondulé peut être assimilé à une structure souple. Ce type de carton ondulé est le carton ondulé simple face appelé " nappe simple face ". Une telle nappe est constituée d'une couverture simple face de faible épaisseur et d'une cannelure solidarisée par des points de colle sur les crêtes de cannelure en contact avec la couverture. Ce carton présente l'avantage de pouvoir être incurvé à souhait, notamment enroulé, sans être plié. Il est stocke en rouleau et utilisé notamment comme calage, support pour panneaux divers. Un inconvénient de ce carton est qu'il n'est pas résistant puisque, par définition, il n'a pas une structure de type sandwich. Il ne peut donc être utilisé directement comme partie d'un emballage et ses applications sont limitées. - Tous les autres cartons ondulés peuvent être assimilés à une structure rigide. On peut citer, par exemple, le carton ondulé double face constitué d'une cannelure collée et intercalée entre une couverture simple face de faible épaisseur et une couverture double face de forte épaisseur, ou le carton ondulé double face constitué de deux cannelures collées et intercalées entre deux couvertures simple face de faible épaisseur et une couverture double face de forte épaisseur. Dès leur fabrication, les cartons sont découpés en plaques et donc plats. Ils sont résistants et peuvent être utilisés comme partie d'un emballage, telle qu'une caisse, dont les arêtes sont les résultantes des lignes de pliage desdits cartons. Un inconvénient de ce type de carton est qu'avant de pouvoir être utilisé comme partie d'un emballage, il doit subir un ou plusieurs rainages, opération qui consiste à écraser partiellement suivant une ligne toute l'épaisseur du carton ondulé pour faciliter le pliage ultérieur des rabats. Ces deux catégories de carton ondulé ont donc chacune leurs caractéristiques propres, à savoir la souplesse et la courbure pour la première de ces catégories, la rigidité et la planéité pour la deuxième. Par le document FR 2 668 099, on connaît un procédé de fabrication d'une coquille à alvéoles semi-cylindriques faite d'un carton ondulé, coquille qui peut être assimilée à une troisième catégorie de carton ondulé puisque à la fois rigide et courbe. Ce procédé consiste à coller une feuille de couverture double face sur les cannelures d'une bande de carton ondulé simple face en une zone o la bande est déjà cintrée sur un rouleau. Un tel procédé est avantageux car effectué en continu sur une ligne industrielle. Il permet d'avoir un débit de coquilles important. Les coquilles obtenues sont peu onéreuses, légères et robustes et leur usage s'avère d'une grande simplicité. Cependant, les applications de ces coquilles sont restreintes par une géométrie très particulière et sont limitées au calage d'objets cylindriques, par exemple de bouteilles couchées dans une caisse d'emballage. On connaît, par le document WO 98/50226, un procédé de fabrication de carton ondulé rigide dans lequel, à partir d'une nappe simple face de largeur et de longueur données, on effectue une opération de cintrage de la nappe, d'encollage des sommets de cannelure de nappe cintrée puis de collage d'une couverture de largeur et de longueur adaptées à celle de la nappe simple face de façon que ladite couverture épouse la forme cintrée de la nappe. Le cintrage est effectué par enroulement de la nappe sur un manchon qui va conférer au carton sa forme définitive. Pour permettre cet enroulement ou bobinage, les cannelures de la nappe sont prévues dans le sens perpendiculaire à celui de son déplacement. Ce procédé n'est pas adapté à une fabrication en continu. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des procédés décrits ci-dessus. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication en continu de cartons ondulés rigides de formes variées. Le procédé, selon l'invention, est destiné à la fabrication d'un carton ondulé rigide. On forme en continu une feuille cannelée à cannelures longitudinales, on assemble la feuille cannelée et au moins une première feuille de couverture formant ainsi une nappe, on amène au moins une deuxième feuille de couverture d'un côté de la nappe, et on confère à la nappe et à la deuxième feuille de couverture un profil désiré au moyen d'une forme le long de laquelle la dite nappe et la dite deuxième feuille de couverture sont déplacées. Avantageusement, la nappe et la deuxième feuille de couverture sont assemblées lors de leur passage le long de la forme. Avantageusement, la forme est un mandrin sur lequel glisse l'une des feuilles de couverture. Dans un mode de réalisation de l'invention, le mandrin est de section transversale circulaire ou rectangulaire. Dans un mode de réalisation de l'invention, la première feuille de couverture est en contact avec la forme. Dans un mode de réalisation de l'invention, la deuxième feuille de couverture est en contact avec la forme. Dans un mode de réalisation de l'invention, la deuxième feuille de couverture est en contact et solidarisée avec la première feuille de couverture. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la deuxième feuille de couverture est en contact et solidarisée avec la feuille cannelée. Avantageusement, chacune des feuilles de couverture est de largeur supérieure à celle de la feuille cannelée. Le bord de chaque feuille de couverture peut être assemblé avec le bord opposé de la même feuille de couverture, sans surépaisseur. La présente invention a également pour objet un carton ondulé rigide obtenu par un procédé tel que décrit ci-dessus. Ce carton peut être utilisé comme caisse parallélépipèdique ou emballage cylindrique. La présente invention a également pour objet une machine de fabrication de cartons ondulés rigides. La machine comprend un moyen pour former en continu une feuille cannelée à cannelures longitudinales, un moyen pour assembler la feuille cannelée et au moins une première feuille de couverture formant ainsi une nappe, un moyen pour amener au moins une deuxième feuille de couverture d'un côté de la nappe, et un moyen pour conférer à la nappe et à la deuxième feuille de couverture un profil désiré au moyen d'une forme le long de laquelle la dite nappe et la dite deuxième feuille de couverture sont déplacées. Avantageusement, la machine comprend un moyen pour assembler la nappe et la deuxième feuille de couverture lors de leur passage le long de la forme. Avantageusement, la forme est un mandrin autour duquel glisse l'une des feuilles de couverture. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour former une feuille cannelée à cannelures longitudinales comprend des plaques rainurées longitudinalement entre lesquelles la feuille cannelée est déplacée. Le carton ondulé rigide, selon l'invention, est économique grâce à sa fabrication en continu et possède des caractéristiques mécaniques élevées, particulièrement intéressantes dans le cas de caisses d'emballage parallélépipédiques ou à tout le moins à angles vifs dont les angles sont obtenus au cours de la fabrication et non pas par rainage et pliage d'une pièce de carton plane, d'o la suppression de la zone de faiblesse que constituait l'angle vif o la structure du carton était localement écrasée. Différents types de cannelures peuvent être utilisés dans le procédé de fabrication selon l'invention. Les cannelures peuvent être à profil sinusoïdal ou encore triangulaire, trapézoïdal ou rectangulaire. Ces deux derniers profils permettent un accroissement sensible des caractéristiques mécaniques du carton, notamment de la résistance à l'écrasement. Des profils asymétriques combinant les profils ci- dessus peuvent également être utilisés. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaitront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titres d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: À la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un carton obtenu selon le procédé conforme à l'invention; À la figure 2 est une vue en perspective d'une machine de fabrication de carton ondulé, conforme à l'invention; 30. la figure 3 est une variante de la figure 1; À la figure 4 est une vue en perspective d'un détail de la figure 1; les figures Sa, 5b et 5c sont des vues en coupe transversale d'une cannelure. Comme on peut le voir sur la figure 1, le carton ondulé rigide obtenu grâce à l'invention se présente sous la forme d'un tube. Dans l'exemple de la figure 1, ce tube est à section circulaire. Dans d'autres applications, on pourrait prévoir des tubes à section triangulaire, rectangulaire, carrée, hexagonale, etc. Le carton ondulé rigide comprend une couverture intérieure 1, une couverture extérieure 2 et une cannelure 3 disposée entre les couvertures intérieure 1 et extérieure 2. A titre d'exemple, la couverture intérieure 1 peut être réalisée en papier white top de grammage égal à 140 g/m2, la cannelure 3 peut être en papier kraft blanchi de grammage égal à 140 g/m2 avec des ondulations de type E, et la couverture extérieure 2 peut être en papier écriture blanc couché imprimé de grammage égal à 230 g/m2. Les extrémités la et lb, 2a et 2b des couvertures intérieure 1 et extérieure 2, sont respectivement collées l'une sur l'autre avec un léger recouvrement. Sur la figure 2, est illustré un premier mode de réalisation d'une machine de fabrication de carton ondulé rigide, conforme à l'invention, et destinée à produire des cartons ondulés rigides du type illustré sur la figure 1. La machine comprend un axe 4 sur lequel est disposée une bobine de papier 5 dont la feuille de papier 9 se déroule dans le sens de la flèche 6 et passe entre deux plaques de formage 7 et 8. Les plaques 7 et 8 sont positionnées l'une par rapport à l'autre de façon à créer entre elles un espace dans lequel se déplace la feuille de papier 9 issue de la bobine 5. La feuille de papier 9 est introduite entre les plaques 7 et 8 en configuration plane et se déforme progressivement, au cours de son cheminement, entre lesdites plaques 7 et 8. Les surfaces des plaques 7 et 8, mutuellement en regard, sont profilées de façon à confectionner les cannelures. A la sortie des plaques 7 et 8, le profil de la feuille 9 correspond exactement à la cannelure souhaitée. En aval des plaques 7 et 8, la cannelure ainsi formée porte la référence 10. Les cannelures peuvent être confectionnées simultanément sur toute la largeur de la feuille 9 ou bien séquentiellement, à partir d'une ondulation donnée suivie des autres ondulations, dans un ordre pouvant varier en fonction du profil des plaques 7 et 8. Par exemple, on peut tout d'abord former une ondulation centrale située transversalement au milieu de la feuille 9 ou bien l'une des deux ondulations latérales, en fonction des caractéristiques du papier formant la feuille 9. Les profils des plaques 7 et 8 reproduisent, à la demande, des ondulations de formes différentes triangulaire, sinusoïdale, trapézoïdale, rectangulaire, etc. Cette possibilité de s'écarter du profil sinusoïdal classique, permet d'accroître les performances mécaniques du corps de boite en carton ainsi obtenu. A performance mécanique comparable, certains de ces profils peuvent conduire à des gains matière importants donc à une meilleure optimisation des matériaux employés. Les plaques 7 et 8 peuvent être chauffées et leur longueur dépendra des caractéristiques de la feuille 9 et de la géométrie des ondulations à réaliser. Les plaques 7 et 8 peuvent être dotées d'un dispositif d'apport contrôlé d'humidité. La machine comprend également un axe 1 1 parallèle à l'axe 4 et supportant une bobine de papier 12, laquelle se déroule dans le sens de la flèche 13. La feuille de papier 14 issue de la bobine 12 passe par un rouleau de renvoi 15, puis se rapproche de la cannelure 10. La cannelure et la feuille 14 passent ensemble entre deux rouleaux 16 et 17. Le rouleau 16, en position inférieure, est en contact avec la bande 14 et le rouleau 17 en position supérieure, est en contact avec la cannelure 10. Le rouleau 16 est lisse, tandis que le rouleau 17 a un profil rainuré reproduisant les ondulations de la cannelure 10. Le rouleau 17 peut également être formé d'un ensemble de galets. Les rouleaux 15, 16 et 17 sont parallèles à l'axe 4. Ainsi, à la sortie des plaques 7 et 8, la cannelure 10 est immédiatement contrecollée à la feuille 14 qui défile à la même vitesse. Les moyens d'encollage, non représentés, seront disposés de façon à déposer de la colle, soit sur la cannelure 10, soit sur la bande 14, sur une de leurs surfaces en regard. Les rouleaux 16 et 17 appliquent, sous une pression réglable, la cannelure 10 sur la feuille 14, ce qui permet d'obtenir un contre- collage parfait. On forme ainsi à la sortie des rouleaux 16 et 17, une nappe simple face 18 composée de la cannelure 10 sur sa surface supérieure et de la feuille plane 14 sur sa surface inférieure. La nappe 18 est une structure souple et déformable transversalement. La nappe 18 est ensuite entraînée en direction d'un mandrin de formage 19 qui se présente sous la forme d'un cylindre de révolution orienté longitudinalement dans le sens de déplacement de la nappe 18. Le mandrin 19 n'est visible que sur la partie gauche de la figure 2, mais on comprendra qu'il s'étend sous la nappe 18. La machine comprend aussi un axe 20 parallèle à l'axe 4 et supportant une bobine de papier 21 qui se déroule dans le sens de la flèche 22. La feuille plane 23 issue de la bobine 21 passe par un rouleau 24 parallèle à l'axe 4 et disposé sous la nappe 18. La nappe 18 vient progressivement s'enrouler autour du mandrin 19 en se déformant progressivement transversalement. Sa section transversale préalablement plane s'arrondit en épousant la forme circulaire du mandrin. Pour parfaire cet enroulement, on pourra prévoir des conformateurs, non représentés, permettant une bonne application de la nappe 18 sur le mandrin 19. Les conformateurs pourront se présenter sous la forme de galets et/ou de courroies. La nappe 18 vient ainsi s'enrouler progressivement en se déformant transversalement, autour du mandrin 19, la feuille 14 étant en contact avec ledit mandrin 19 et la cannelure 10 étant disposée à l'extérieur. Les extrémités transversales ou bords de la nappe 18 viennent en contact l'une avec l'autre et sont contrecollées longitudinalement. Leur largeur de recouvrement, réglable, est déterminée par les paramètres de finition et les fonctionnalités du produit final. Ensuite, la feuille 23 entre en contact avec la cannelure 10 qui forme la surface extérieure du manchon que l'on a ainsi formé autour du mandrin 19. La feuille 23, après passage par le rouleau de renvoi 24, suit une trajectoire parallèle à celle de la nappe 18 et s'enroule progressivement par déformation transversale et déplacement longitudinal autour de la nappe 18 formée en manchon, à laquelle elle est contrecollée. Les extrémités libres transversales de la feuille 23 sont prévues avec un recouvrement variable dicté par les paramètres de finition et les fonctionnalités du produit final. Là encore, la feuille 23 est guidée après le rouleau 24 par des courroies, non représentées, qui épousent la forme du mandrin 19 et assurent un assemblage parfait des différentes feuilles. On forme ainsi un tube cylindrique 25 de section semblable à celle du carton illustré sur la figure 1. Ce tube est ensuite découpé transversalement aux dimensions désirées et conserve fidèlement la forme du mandrin qui lui a donné naissance. Les tronçons de tube ainsi découpés passent ensuite à une station de finition, non représentée, o ils reçoivent couvercle, fond, poignée, membrane, etc. Sur la figure 3, est illustré un mode de réalisation légèrement différent de celui de la figure 2. La machine ainsi représentée présente des différences, notamment après la formation de la nappe 18 par passage entre les rouleaux 16 et 17. Un axe 26 parallèle à l'axe 4 disposé au- dessus de la nappe 18 supporte une bobine de papier 27 de laquelle une feuille 28 se déroule dans le sens de la flèche 29, se rapprochant ainsi de la nappe 18. Un mandrin 30, de forme identique à celle du mandrin 19 de la figure 2, est disposé longitudinalement dans le sens de déplacement de la nappe 18, transversalement au milieu de ladite nappe 18. Sur la figure 3, on voit l'extrémité libre 30a du mandrin 30 à proximité des rouleaux 16 et 17. La nappe 18 passe sous le mandrin 30 avec la cannelure 10 disposée du côté du mandrin 30 et la feuille 14 à l'opposé. La feuille 29 passe à proximité de l'extrémité 30a du mandrin 30 par un rouleau, non représenté, dont la fonction est identique à celle du rouleau 24 de la figure 2, c'est-à-dire de permettre un changement d'orientation de la feuille 28 et de lui donner une trajectoire parallèle à celle de la nappe 18. La feuille 28 vient s'enrouler autour du mandrin 30 en se déformant transversalement en étant guidée par des conformateurs, non représentés. Les bords libres de la feuille 28 sont prévus avec un léger recouvrement et sont contrecollés l'un à l'autre. Ensuite, la nappe 18 s'enroule longitudinalement en se déformant transversalement autour du manchon formé par la feuille 28. La cannelure 10 est orientée vers l'intérieur, en contact avec la feuille 28, tandis que la feuille 14 est disposée à l'extérieur. La face cannelée de la nappe 18 est contrecollée sur la bande 28. La largeur de recouvrement des bords de la nappe 18 dépendra de la finition et des fonctionnalités du produit fini. Comme précédemment, le tube 31 ainsi formé, est guidé tout au long de son trajet sur le mandrin 30 par des courroies, non représentées, épousant la forme de ce dernier et qui assurent un assemblage parfait des trois couches. L'assemblage étant réalisé par collage et application de pression. Un autre mode de réalisation, non représenté, peut être envisagé. L'ordre de superposition des feuilles est identique à celui illustré sur la figure 3. Une feuille plane vient d'abord s'enrouler sur le mandrin, puis une nappe composée d'une feuille plane et d'une cannelure vient s'enrouler, mais la différence réside dans le fait que la cannelure est orientée à l'extérieur et la feuille plane est orientée à l'intérieur du côté du manchon déjà formé par l'autre feuille plane. Le tube qui est ainsi fabriqué est stable mais moins rigide que ceux des modes de réalisation précédents. Il offre des caractéristiques visuelles différentes qui peuvent être recherchées pour certaines applications. Sur la figure 4, on voit plus particulièrement l'étape de formation de la nappe 18. A la sortie des plaques de formage 7 et 8, la cannelure 10 qui vient d'être formée poursuit son mouvement longitudinal horizontal dans le sens de la flèche 32. La feuille 14 tourne autour du rouleau 16 de la figure 2 qu'on a omis sur la figure 4 pour des raisons de lisibilité et de compréhension du dessin, et vient s'appliquer contre la surface inférieure de la cannelure 10. On prévoit que la feuille 14 est de largeur légèrement supérieure à celle de la cannelure 10, de façon qu'elle présente un bord libre 14a qui n'est pas en contact avec la cannelure. Cette bande 14a libre de cannelure est, lors de l'enroulement de la nappe 18 autour du mandrin, collée sur son bord opposé. L'épaisseur de la zone de jonction entre les deux bords de la nappe 18 se trouve donc diminuée de l'épaisseur de la cannelure, ce qui permet d'obtenir un produit fini aux formes plus régulières. Cette amélioration de la forme se traduit par une étanchéité accrue du tube, qui peut permettre une meilleure conservation des éléments qui seront ultérieurement emballés dans le carton et une meilleure tenue mécanique du carton lui-même. Sur les figures 5a, 5b et 5c, sont illustrés trois types de cannelures pouvant être obtenus par passage entre des plaques de formage et être ensuite utilisés pour former le carton. Sur la figure 5a, est illustrée une cannelure sinusoïdale classique. Sur la figure 5b, est illustrée une cannelure à profil trapézoïdal et sur la figure 5c, est illustrée une cannelure à profil rectangulaire ou crénelé. Ces deux derniers profils sont susceptibles d'accroître sensiblement les caractéristiques mécaniques du tube et par-là des corps de boites. Bien entendu, des profils asymétriques combinant les profils ci-dessus peuvent également être fabriqués. L'application illustrée sur les dessins est celle de cartons de forme circulaire. On comprendra que le même procédé peut être utilisé pour fabriquer des cartons de forme rectangulaire en utilisant un mandrin de section rectangulaire, ce qui peut permettre de former des boites en carton parallélépipédiques à haute résistance mécanique car formées sans pliage ni écrasement (rainage) de certaines ondulations en vue du pliage. On peut ainsi utiliser des cartons formés de feuilles moins épaisses d'o une économie de matière et une diminution de la masse, ou encore transporter des charges plus élevées ou gerber les cartons sur une hauteur plus importante. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un carton ondulé rigide, dans lequel on forme en continu une feuille cannelée à cannelures longitudinales, on assemble la feuille cannelée et au moins une première feuille de couverture formant ainsi une nappe, on amène au moins une deuxième feuille de couverture d'un côté de la nappe, et on confère à la nappe et à la deuxième feuille de couverture un profil désiré au moyen d'une forme le long de laquelle la dite nappe et la dite deuxième feuille de couverture sont déplacées. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la nappe et la deuxième feuille de couverture sont assemblées lors de leur passage le long de la forme. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la forme est un mandrin sur lequel glisse l'une des feuilles de couverture. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le mandrin est de section transversale circulaire ou rectangulaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première feuille de couverture est en contact avec la forme. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième feuille de couverture est en contact avec la forme. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième feuille de couverture est en contact et solidarisée avec la première feuille de couverture. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la deuxième feuille de couverture est en contact et solidarisée avec la feuille cannelée. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacune des feuilles de couverture est de largeur supérieure à celle de la feuille cannelée. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bord de chaque feuille de couverture est assemblé avec le bord opposé de la même feuille de couverture. 11. Carton ondulé rigide, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12. Machine de fabrication de cartons ondulés rigides, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen (7, 8) pour former en continu une feuille cannelée (10) à cannelures longitudinales, un moyen (16, 17) pour assembler la feuille cannelée et au moins une première feuille (14) de couverture formant ainsi une nappe (18), un moyen pour amener au moins une deuxième feuille de couverture (23) d'un côté de la nappe, et un moyen pour conférer à la nappe et à la deuxième feuille de couverture un profil désiré au moyen d'une forme (19) le long de laquelle la dite nappe et la dite deuxième feuille de couverture sont déplacées. 13. Machine selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen pour assembler la nappe et la deuxième feuille de couverture lors de leur passage le long de la forme. 14. Machine selon la revendication 12 ou 13, caractérisée par le fait que la forme est un mandrin autour duquel glisse l'une des feuilles de couverture. 15. Machine selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée par le fait que le moyen pour former une feuille cannelée à cannelures longitudinales comprend des plaques rainurées longitudinalement entre lesquelles la feuille cannelée est déplacée.