Brevet FR3008685A1 — publié le 20150123

EMBALLAGE ISOTHERME ECOLOGIQUE La présente invention repose sur l'utilisation de caisses américaines pour fabriquer des emballages isothermes réutilisables, essentiellement composés de carton. L'objectif de ces caisses est de transporter des produits thermosensibles en restant dans des plages de températures souhaitées pendant des expéditions pouvant dépasser les 120 heures avec un dispositif réfrigérant. L'invention s'applique de manière particulière au domaine des caisses américaines en carton ondulé, de coefficient d'ondulation variable, et de façon plus générale aux caisses américaines réalisées dans tout matériau apte au « refoulage » ou « rainurage ».Aux fins de la présente demande, les définitions suivantes seront utilisées : « Parallélépipède rectangle » désigne un hexaèdre dont les faces sont des parallélogrammes, les faces opposées étant parallèles et égales, et les faces connexes étant perpendiculaires. L'hexaèdre étant orienté de façon qu'une de ses faces soit horizontale, la plus grande dimension horizontale de l'hexaèdre est dénommée « longueur », la plus petite « largeur » et sa dimension verticale « hauteur », la face horizontale la moins élevée verticalement de l'hexaèdre est dénommée face inférieure, la face horizontale la plus élevée verticalement de l'hexaèdre est dénommée face supérieure, la face verticale faisant face à un observateur regardant dans une direction horizontale orthogonalement à l'hexaèdre est appelée face avant, la face opposée à la face avant est dénommée face arrière, la face perpendiculaire à la face avant et située à gauche de l'observateur est dénommée face gauche et la face perpendiculaire à la face avant et située à droite de l'observateur est dénommée face droite. « Plaque » désigne un parallélépipède rectangle de matériau dont la hauteur est très inférieure à la longueur et à la largeur. La dénomination « face » est réservée pour une plaque orientée horizontalement, aux faces supérieure et inférieure de la plaque, les autres faces dont une des dimensions est la hauteur de la plaque, étant appelées bords de la plaque. « Pliage » désigne une opération consistant à mettre en forme une face d'une plaque de matériau selon un dièdre d'angle au sommet inférieur à l'angle plat, la face opposée de la plaque étant mise en forme simultanément selon un dièdre d'angle au sommet supérieur à l'angle plat. Lors du pliage d'une plaque, la face mise en forme selon un dièdre d'angle inférieur à l'angle plat est dite repliée et la face opposée, mise en forme selon un dièdre d'angle supérieur à l'angle plat, est dite dépliée ou « surpliée ». « Refoulage ou rainurage», désigne une opération consistant à écraser partiellement dans la direction de sa hauteur un matériau formé en plaque ou en plaque, selon une ligne continue horizontale, pour former une rainure ou ligne de refoulage, facilitant le repliement de la face rainurée de la plaque. Le refoulage refoule le matériau de part et d'autre de la rainure ou tasse le matériau au fond de la rainure sans trancher complètement le matériau de la plaque. « Ceinture » désigne une partie d'emballage en forme de ruban plat qui est refermé sur lui-même en anneau pour former une boucle ou bouclé ou rendu attenant, lors du montage de l'emballage. « Caisse américaine » désigne une forme plane d'emballage constitué d'une plaque de matériau essentiellement rectangulaire, munie de découpes permettant de plier l'emballage autour d'une forme tridimensionnelle de parallélépipède rectangle sans déchirure du matériau de la plaque. Une caisse américaine partiellement montée et orientée horizontalement pour sa forme tridimensionnelle, est constituée d'une ceinture attenante ou continue ou jointive, formée de quatre côtés avant, droit, arrière et gauche, respectivement situés sur les quatre faces avant, droite, arrière et gauche de sa forme, de quatre rabats supérieurs avant, droit, arrière et gauche, jointifs ou non, et prolongeant verticalement vers le haut les côtés avant, droit, arrière et gauche, respectivement et de quatre rabats inférieurs jointifs ou non, et prolongeant verticalement vers le bas les faces avant, droite, arrière et gauche, respectivement. Chaque rabat est usuellement rectangulaire et est jointif pour au moins deux rabats par fond ou couvercle, - A ce stade du montage de la caisse, les faces en regard de rabats de faces connexes opposées sont situées sur une même face de la plaque de la caisse américaine, dite face intérieure de la caisse, l'autre face de la plaque étant dite face extérieure de la caisse. Le montage final d'une caisse américaine consiste alors dans l'art antérieur à replier à angle droit la surface intérieure de la caisse, le long des lignes de jonction pour obtenir une caisse américaine d'emballage d'un parallélépipède rectangle délimité par son volume intérieur ou caisse américaine d'emballage. À ces fins, une caisse américaine selon l'art antérieur ou classique ou d'emballage ou de transport ou encore d'expédition est munie de lignes de refoulage le long des lignes de jonction des rabats, sur la surface intérieure de la caisse. « Boîte » désigne un emballage délimitant un espace intérieur fermé après montage. Une boîte comporte une ceinture, un fond et un couvercle pouvant être attenants entre eux ou séparés avant montage et dont le montage ou la réunion lors du montage permettent d'entourer un volume à emballer contenant des produits à protéger durant un transport. La caisse américaine d'emballage, connue de l'art antérieur, est un exemple de boîte dont le fond la ceinture et le couvercle sont attenants avant montage, le fond et le couvercle étant décomposés sous forme de rabats avant montage et composés au montage par le pliage des rabats vers l'intérieur de la ceinture. Usuellement, une caisse américaine d'emballage selon l'art antérieur a des rabats opposés dont les bords libres sont essentiellement juxtaposés, c'est-à-dire en contact ou proches après montage, ce qui permet de se passer de fond et de couvercle sous réserve de relier ces bords par un moyen de juxtaposition comme un ruban adhésif pour obtenir un espace fermé. Toutefois, une caisse américaine peut avoir, au sens de la présente demande, des rabats de toute longueur, chaque face de la ceinture d'une caisse américaine possédant un moyen de définir un rabat sur chaque bord de la ceinture, ce qui constitue une façon de définir une caisse américaine pour la présente demande. « caisson » désigne tout moyen de définir un espace fermé autour d'un volume à emballer au moyen d'éléments de forme variable, comme un sac ou une boîte, y compris la conjugaison de plusieurs de ces éléments. « carton ondulé » désigne un matériau constitué par une ou plusieurs feuilles de papier cannelé, c'est-à-dire présentant dans une direction donnée des vallées et des montagnes ou ondulations, collées sur une ou plusieurs feuilles de papier plan. De façon équivalente, un matériau présentant des tubulures dans une direction donnée ou même dans des directions enchevêtrées ou encore des nervures creuses ou des fibres en permettant l'écrasement est un matériau adapté à l'invention. Les cannelures sont collées sur des feuilles de kraft le plus souvent et constituent plusieurs couches d'épaisseur et d'ondulation différentes. Dans l'art antérieur à l'invention, les emballages isothermes ou ensembles isothermes et notamment les caisses de transport isothermes sont des emballages utilisés pour maintenir à une température donnée, l'intérieur de leur volume pendant un laps de temps donné et pour un poids donné de matériau réfrigérant permettant d'absorber la chaleur dans ce volume, introduit initialement dans leur volume intérieur. Dans ces emballages, une faible conductivité thermique de l'emballage, une grande rigidité de l'emballage, une grande qualité de planéité des surfaces en contact mécanique et un très bon ajustement des parties de l'emballage sont reconnus en général dans l'art antérieur comme nécessaires à la qualité d'un emballage isotherme. Il est donc utilisé généralement pour la réalisation des emballages isothermes, du polystyrène expansé, de grande rigidité, et d'un bon état de surface après usinage. Toutefois, le polystyrène expansé n'étant pas complètement recyclable, il existe une demande pour son remplacement par du carton, matériau recyclable, ou par du polypropylène cannelé, partiellement et facilement réutilisable. Idéalement, un emballage isotherme devrait être réalisable entièrement en carton pour en permettre le recyclage. Le brevet wo2013079808 décrit un emballage carton avec un caisson intérieur dont les rabats sont orientés vers l'extérieur pour s'adapter à l'intérieur d'une caisse américaine. Le dispositif est néanmoins complexe dans son montage et nécessite des matériaux supplémentaires pour former un caisson efficace. Un type d'emballage universellement répandu est par ailleurs la caisse en carton ondulé, produite en grande série par l'industrie du cartonnage et selon des variantes nombreuses en taille. Idéalement, un emballage isotherme recyclable devrait être réalisé à partir d'une caisse américaine ou plus généralement d'expédition ou de plusieurs, ou de variantes de caisses d'expéditions avec des fonds automatiques, semi-automatiques, des couvercles et des fonds produits industriellement en série. Cependant, la faible épaisseur du carton simple ou double ou triple cannelure ne permet d'envisager l'utilisation d'une caisse américaine ou plus généralement d'expédition et les variantes de caisses d'expédition, comme emballage isotherme de bonne qualité. Dans ce contexte, l'invention est un dispositif composé de deux ou plusieurs caisses américaines utilisables pour la réalisation d'un emballage isotherme. Elle réalisée tout d'abord dans une plaque d'un matériau apte au refoulage, la plaque comportant une première face et une seconde face parallèle à la première face, la caisse comprenant une ceinture attenante en forme de rectangle constitué d'un premier côté ou côté de couvercle, d'un second côté perpendiculaire au premier, d'un troisième côté ou côté de fond, parallèle au premier, et d'un quatrième côté, comprenant quatre rabats supérieurs, disposés le long du premier côté et séparés entre eux par des premières échancrures, comprenant quatre rabats inférieurs, disposés le long du troisième côté et séparés entre eux par des secondes échancrures, chaque rabat s'étendant depuis une jonction ou segment de droite de jonction, avec la ceinture, dudit chaque rabat jusqu'à un bord libre dudit chaque rabat, comprenant des lignes de refoulage de la ceinture, réalisées sur la ceinture, parallèlement au second côté entre les premières et les secondes échancrures et sur ladite première face, comprenant des moyens de fixation du second côté et du quatrième côté de la ceinture aptes à rendre cette ceinture attenante, et qui comprend des lignes de refoulage de chaque rabat réalisées sur ledit chaque rabat, parallèlement au premier côté, dans une zone s'étendant depuis ladite jonction avec la ceinture jusqu'audit bord libre et sur ladite deuxième , au moins une desdites lignes de refoulage de chaque rabat étant réalisée à ladite jonction avec la ceinture. Les rabats inférieurs sont fermés de façon à créer un fond dans la caisse américaine. L'opération est renouvelée pour former une deuxième caisse américaine dans laquelle va s'ajuster de préférence la première caisse (figurel) Puis à l'intérieur de ce dispositif est inséré un caisson essentiellement sous forme de sac qui pourra être constitué d'un film de PET/métal/PE, l'essentiel étant que ce film vienne réfléchir le rayonnement de façon à ce que le minimum de rayonnement atteigne l'intérieur du dispositif global (figure 2) Ainsi ce dispositif, constitué d'une première caisse américaine, puis d'une deuxième caisse américaine insérée dans la première, puis d'un troisième élément, un caisson réfléchissant, inséré dans la deuxième caisse, constitue un excellent emballage isotherme, largement équivalent et même supérieur en isothermie aux dispositifs privilégiés dans la logistique des produits frais ou des produits thermosensibles (test présenté dans la figure 3). Il est proche des performances du polystyrène extrudé et du polyuréthane en termes d'isothermie. Selon des variantes de l'invention : L'espace libre entre les deux caisses américaines, s'il existe, pourra être comblé par divers matériaux, principalement une mousse, ou tout autre matériau isolant L'espace libre entre la caisse américaine intérieure et le caisson pourra être comblé par divers matériaux, principalement une mousse, ou tout autre matériau isolant le matériau constituant la caisse américaine sera principalement du carton ondulé, mais aussi du carton plume ou encore du carton contrecollé avec un autre matériau tel que de l'aluminium, dans une version moins écologique le matériau apte au refoulage est du polypropylène - le caisson intérieur pourra être hermétiquement fermé par une patte scellable ou un zip ou simplement un adhésif. Le dispositif pourra, entre la caisse américaine intérieure et le caisson, comporter une troisième caisse américaine, voire une quatrième pour renforcer l'épaisseur globale de la paroi du dispositif Le dispositif sera de préférence constitué de caisses américaines en triple cannelure, pour disposer d'un assemblage de deux épaisseurs de 15 mm, mais pas nécessairement. Il pourra être ramené à des caisses américaines en double cannelure ou au contraire quadruple cannelure. Liste des figures : La figure 1 montre un exemple de réalisation de l'invention avec l'emboîtement de deux caisses américaines et d'un caisson intérieur scellé réfléchissant. L'invention est décrite ci-après pour différents modes de réalisation et en référence à la figure 1 En référence à la figure 1, l'invention est tout d'abord une caisse américaine extérieure constituée d'une plaque de matériau qui est du carton ondulé apte au refoulage selon des droites ou lignes. Cette caisse américaine selon l'invention est constituée d'une plaque de matériau qui vue à plat et de face, a la forme essentiellement d'un rectangle plan comprenant en longueur, deux grands côtés parallèles entre eux, dénommés premier grand côté et deuxième grand côté de la plaque, respectivement, et en largeur, deux petits côtés parallèles entre eux et perpendiculaires aux grands côtés, dénommés premier petit côté et second petit côté de la plaque, respectivement. La plaque possède aussi des rabats repliés sur le fond et attachés par un adhésif. La plaque peut être refermée sur elle-même et former une caisse par une patte dépassant de la plaque, cette patte étant collante ou agrafée. Il est à noter que la patte dépassant de la plaque et la ligne de refoulement de cette patte n'est qu'un exemple de moyen général de fixation du premier côté de la ceinture sur le quatrième lors du montage de la caisse selon l'invention, pour rendre cette ceinture attenante lors du montage, par collage, agrafage ou tout autre moyen de maintenir son premier et son quatrième côté attenants La deuxième caisse américaine est de format inférieur à la première et peut s'insérer dans la première. Le fond et le couvercle de ce dispositif ainsi constitué avant l'apport du caisson réfléchissant, auront des épaisseurs nettement plus importantes que la ceinture des deux caisses américaines, du fait que le fond et le couvercle sont constitués des rabats et qu'en toute logique ces rabats doublent l'épaisseur du fond par rapport aux côtés. Les rabats seront jointifs sur au moins deux côtés opposés. Le caisson réfléchissant (figure3) peut être constitué d'une sache plate soudée sur trois côtés. Cette sache est constituée à titre d'exemple par deux feuilles métallisées de 80 microns, sans que cette épaisseur soit figée, assemblées sur deux côtés opposés par des soudures le plus souvent thermiques d'une largeur, souvent de 8 mm (figure 2 - 5), puis d'une troisième soudure sur un troisième bord, afin de constituer un fond reliant les deux première soudures. Dans une autre variante, il pourra s'agir d'une feuille repliée en deux, soudée sur ses bords perpendiculairement à la ligne de pliage. A l'opposé de la troisième soudure ou de la ligne de pliage viendra s'ajouter un dispositif de scellage de façon à fermer, de façon relativement hermétique le caisson (figure 2 - 6) L'essentiel est que le caisson soit revêtu d'une couche réfléchissant le rayonnement (figure 2 - 7) Puis un réfrigérant adapté au carton, par exemple évitant la condensation, est disposé dans le volume intérieur de la ceinture. Des objets à conserver frais sont disposés aussi dans le volume intérieur, dans la mesure nécessaire. Ce type de réfrigérant absorbeur de condensation est décrit, par exemple dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR2932255 et est disponible auprès d'un fabricant tel que la société « Lisotherme » située en France dans le département des Yvelines. Il permet à la caisse isotherme de conserver toutes ses propriétés mécaniques pendant l'utilisation. Et si de l'humidité vient à gagner les caisses américaines elle sera davantage « attirée » vers le réfrigérant selon un principe connu en thermodynamique, sur lequel la vapeur d'eau se condensera et fera chuter l'hygrométrie de l'emballage. In fine, le caisson contenant les produits thermosensibles et les réfrigérants sera scellé et inséré dans la caisse américaine intérieure(figure 1 - 2), laquelle sera à son tour refermée de façon jointive sur au moins deux rabats, laquelle sera enfin insérée dans la caisse américaine extérieure (figure 1 - 4) à son tour refermée de façon jointive sur au moins deux rabats Ainsi est obtenu un emballage isotherme et, avec le ou les réfrigérants, est généré une solution isotherme permettant le transport sous température dirigée de produits thermosensibles sur des périodes de 24heures, 48 heures, 72 heures, 96 heures, 120 heures et plus selon les performances de chacun des éléments. Les gels réfrigérants seront préalablement congelés avant utilisation pour une conservation de la température entre 2°C et 8°C, la plus fréquemment recherchée. Mais les utilisateurs pourront rechercher d'autres plages de température ou avoir des conditions d'utilisation par des températures extérieures très froides par exemple, inférieure à 0°C, auquel cas les gels réfrigérants ne seront pas nécessaire congelés au préalables pour à l'inverse absorber le froid extérieur. Les formats de cette solution isotherme seront très variables, depuis les plus petits emballages destinés à protéger un simple vaccin jusqu'à la taille d'une caisse palette, dénommée également palbox pouvant contenir plusieurs centaines de kilos de produits thermosensibles. L'intérêt de la présente invention est non seulement de proposer une solution isotherme plus écologique que le polystyrène expansé, ou le polyuréthane, mais également d'offrir des emballages isothermes simple d'utilisation sur des lignes de préparation de commandes et encore d'avoir des qualités de résistance mécanique que n'atteignent pas des emballages en PSE, XPS ou PU. Les caisses américaines emboîtées pourront avoir une résistance mécanique verticale à la pression d'une tonne. Les caisses auront également une résistance aux chocs intéressante. L'invention est décrite pour un matériau qui est du carton ondulé, mais peut aussi bien être mise en oeuvre dans toutes ses variantes, avec un matériau partiellement recyclable comme le polypropylène, formé en plaques ou en plaques comportant des nervures ou des tubes l'apparentant à un matériau ondulé comme le carton, en ce qu'il le rend apte à être refoulé ou rainé ou rainuré. L'invention peut aussi être utilisée pour tout matériau équivalent à ceux décrits, dans la mesure où ils sont aptes au refoulage. L'invention peut être aussi utilisée avec un caisson constitué d'une caisse américaine d'emballage ou plus généralement d'une boîte d'emballage ou boîte, et d'un sac de lin non tissé ou d'un autre matériau non tissé comme du chanvre, éventuellement mélangé à du polyester, cette structure étant revêtue d'un élément réfléchissant le rayonnement. Le polypropylène peut être remplacé de façon équivalente par du carton-plume dans l'invention. L'invention est susceptible d'application industrielle dans le domaine de la réalisation d'emballages isothermes notamment en carton ondulé. REVENDICATIONS1. caisse américaine contenant une deuxième caisse américaine, intégrant elle-même un caisson muni d'une couche réfléchissant le rayonnement pour former ensemble un dispositif isotherme. 2. dispositif isotherme selon la revendication 1 dans lequel les rabats des caisses américaines sont jointifs pour au moins deux d'entre eux au-dessus et deux d'entre eux au-dessous de la ceinture de la plaque. 3. dispositif isotherme selon la revendication 1 dans lequel les fonds sont automatiques ou semi-automatiques. 4. dispositif isotherme selon la revendication 1 dans lequel le caisson intérieur est constitué d'une sache souple en PET/Metal/PE. 5. dispositif isotherme selon la revendication 1 dans lequel les caisses américaines sont ajustées l'une dans l'autre. 6. dispositif isotherme selon la revendication 1 dans lequel les caisses américaines ne sont pas ajustées et dont l'espace libre ainsi constitué entre les deux est empli d'un isolant tel qu'une mousse. 7. dispositif isotherme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle le matériau des caisses américaines est du 20 polypropylène ou du carton plume ou encore du carton contrecollé avec un autre matériau tel que de l'aluminium. 8. Utilisation du dispositif isotherme selon les précédentes revendications avec des éléments réfrigérants contenus soit dans le caisson soit dans les caisses américaines