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Nouveau carton ondulé, procédé et machine pour le fabriquer.
Le carton ondulé communément employé pour faire des emballages se compose, comme on le sait, d'une âme en papier ondulé et d'un ou deux recouvrements constitués par du papier uni et collés contre cette âme, sur l'un de ses côtés ou sur les deux. Le carton ondulé est dit "simple face" ou "double face" selon que l'âme en papier ondulé comporte un seul recouvrement ou deux recouvrements opposés.
Il existe également un carton ondulé dit "triple face" obtenu par juxtaposition de carton ondulé "double face" et de carton ondulé "simple face".
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Dans tous les cartons ondulés qui ont été fabriqués jusqu'ici, le collage du ou des revêtements en papier uni contre l'âme en papier ondulé a été effectué au moyen de colle aqueuse obtenue par exemple en dissolvant dans l'eau des matières adhésives telles que silicate de soude, caséine ou fécule. L'emploi de ces colles aqueuses donne lieu à de graves inconvénients : Tout d'abord, le carton ondulé à un ou plusieurs recouvrements maintenus au moyen d'une colle aqueuse quelconque résiste mal à la pluie ou à l'humidité prolongée car l'eau non seulement ramollit et dégrade le papier mais délaye la colle au niveau de chaque ondulation de la ou des âmes du carton ondulé, de sorte que les couches constitutituves de celui-ci se séparent, ce qui amène sa ruine.
En outre, la fabrication industrielle d'un carton ondulé à unmplusieurs recouvrements fixés au moyen 'd'une colle aqueuse nécessite des machin es très encombrantes. En effet, pour que la colle aqueuse ne ramollisse pas outre mesure les couches du papier à onduler et du papier uni à coller, ces couches de papier doivent être desséchées artificiellement au moyen de rouleaux sécheurs placés en amont du ou des postes de collage.
Au surplus, la machine doit comporter en aval de ce ou ces postes de collage une série d'éléments sécheurs dont le seul rôle est d'éliminer artificiellement hors du carton désormais collé l'excès d'humidité dont l'intervention de la colle aqueuse l'a inutilement doté. Ces divers élé- ments sécheurs n'ont donc qu'un rôle en quelque sorte négatif puisqu'ils ne servent qu'à compenser un apport d'eau qui n'est que le véhicule de la colle c'est-à-dire qui ne joue aucun rôle primordial dans la confection du carton ondulé. La présence de ces éléments séoheurs qui
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nécessitent évidemment de la chaleur et de la puissance accroît beaucoup le prix et les frais de marche des machines et augmente beaucoup leur encombrement surtout si l'on veut conserver à ces machines un débit suffisant.
En efft, toute augmentation de la vitesse linéaire de débit du carton ondulé à la sortie de la machine postule un plus grand nombre d'éléments sécheurs placés les uns à la suite des autres pour compenser par leur nombre le faible travail de séchage opéré par chacun d'eux sur un carton ondulé qui est débité à grande vitesse. Aussi certaines machines très modernes de fabrication du carton ondulé "simple face" ou "double facd" comportent-elles des tables chauffantes qui se composent d'une telle enfilade d'éléments sécheurs qu'elles atteignent à elles seules plusieurs dizaines de mètres de longueur. On conçoit quelle perte d'espace cela représente dans les usines de cartonnage.
La présente invention se propose d'obvier complètement à ces divers inconvénients, et elle a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un carton ondulé à un, deux ou plusieurs recouvrements externes ou intercalaires fixés à demeure contre les sommets ou crêtes des ondulations de l'âme ou des âmes par une matière adhésive exempte d'eau, avantageusement non hygroscopique., et de nature telle qu'elle fait corps avec eux et assure leur solidarisation indisso- luble, sans nécessiter aucun séchage artificiel pour se figer.
L'invention englobe également le procédé pour fabriquer ce carton ondulé perfectionné, ce procédé étant caractérisé principalement en ce que le ou les recouvrements sont unis invariablement aux sommets ou crêtes des ondulations de
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l'âme ou des âmes par une matière adhésive anhydre ou exempte d'eau (non aquifère), ce qui obvie à la nécessité de sécher artificiellement le carton après l'application de cette matière adhésive sur lesdites crêtes ou sur les faces in- ternes du ou desdits recouvrements.
L'invention s'étend, au surplus, à la machine permettant de fabriquer ce nouveau carton ondulé, cette machine étant réalisable de diverses façons mais remarquable, en principe, en ce qu'elle ne comporte aucun élément destiné à chauffer et évaporer artificiellement de l'eau hors du carton ni en amont, ni en aval du ou des postes d'application de la ma- tière adhésive, tout en étant cependant capable de fabri- quer à grand débit un carton ondulé parfaitement cohérent immédiatement utilisable à la sortie de cette machine c'est-à-dire ne nécessitant aucun séchage ultérieur.
Le nouveau carton ondulé peut être "simple face", "double face,"triple face" ou même éventuellement "multiple face" c'est-à-dire qu'il se compose d'une ou plusieurs âmes (an papier ou carton plus ou moins épais ondulé selon un profil quelconque) et d'un, deux, trois ou plusieurs recou- vrements où parements (en papier uni, plus ou moins épais ou résistant) fixés aux régions sommitales ou ventrales de cette ou ces âmes ondulées non pas au moyen d'une colle aqueuse, mais au moyen d'une matière adhésive anhydre et avantageusement non hygroscopique amenée à l'état liquide par fusion ou par dissolution non aqueuse.
Comme matière adhésive on peut par exemple utiliser (dans le cas de matière liquéfiable par fusion) le goudron, le bitume, l'asphalte, la poix, le brai, la résine naturelle ou synthétique ou plus généralement toute substance anhydre
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ou sensiblement anhydre, solide aux températures ambiantes et liquéfiable par une élévation de température suffisante.
Toute substance présentant cette particularité d'être anhydre, non hygroscopique et capable de constituer, une fois liquéfiée à une température pouvant être industrielle- ment atteinte dans les machines à cartonnage, un adhésif solidarisant invariablement et sans les gâter ou les empuan- tir les couches constitutives du carton ondulé est utilisa- ble selon l'invention, qu'elle provienne ou non de la dis- tillation de la houille comme le g@oudron ou des huiles de pétrole.
Comme matière adhésive on peut aussi utiliser une solu- tion non aqueuse obtenue par exemple par l'intervention d'un dissolvant tel que l'acétone. Toute solution adhésive non aqueuse et non hygroscopique capable de solidariser invariablement, indissolublement et sans les gâter les couches constitutives du carton ondulé est de même englobée par l'invention.
La machine réalisable industriellement de diverses façon utilisable pour la fabrication courante de ce nouveau carton ondulé, non chargé d'eau inutile caractérisée par ce fait qu'elle ne comporte aucun rouleau, cylindre, tam- bour, table ou autre élément destiné à évacuer par chauffage et évaporation l'eau hors du carton mais possède, par contre, en amont du ou des endroits où la matière adhésive non aqueuse est appliquée sur le ou les revêtements unis ou 'sur la ou les âmes ondulées devant, par juxtaposition et adhérence, constituer le carton un dispositif d'appli- cation réglée de cette matière adhésive non aqueuse.
Dans le cas où la matière adhésive est obtenue par
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chauffage et liquéfaction 3'une substance normalement solide comme par exemple le goudron, le dispositif d'élaboration et d'application peut comprendre avantageusement une ou plusieurs cuves chauffées et un ou plusieurs rouleaux ou autres organes puiseurs et applicateurs associés par exemple à des galets racleurs,couteaux ou autres organes réglables permettant de faire varier la quantité de cette matière adhésive liquéfiée qui est déposée sur le papier.
Dans le cas où, au contraire, la matière adhésive est constituée par une solution non aqueuse, le dispositif d'application réglée peut être constitué avantageusement par un récipient (protégé si besoin est contre une déperdition par évaporation dans l'atmosphère) renfermant cette solution adhésive non aqueuse, dans lequel plongent un ou plusieurs rouleaux ou autres organes puiseurs et applicateurs, associés de même à des galets racleurs, couteaux ou autres organes réglables permettant de faire varier la quantité de cette matière adhésive qui est déposée sur le papier.
Le dessin très schématique annexé aidera à la compré- hension des particularités de cette nouvelle machine.
Figure 1 la représente dans l'hypothèse où la matière adhésive obtenue par chauffage et fusion est appliquée en deux stades successifs contre les ondulations d'une âme centrale en vue de fixer contre elle deux recouvrements en papier uni pour la fabrication d'un carton ondulé "double face.
Figure 2 la représente dans l'hypothèse où, toujours pour la fabrication d'un carton ondulé " double face",la -matière adhésive obtenue de même par chauffage et fusion est appliquée en deux stades successifs contre une des faces de
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deux recouvrements en papier uni en vue de leur fixation contre une âme en papier ondulé qui vient se placer entre eux pour donner naissance au carton.
Les mêmes signes de références désignent les organes semblables ou équivalents dans les deux figures.
Dans la réalisation de la machine représentée en figure l, A désigne l'âme en papier ondulé obtenue par cannelage sur des cylindres cannelés 1, 2 d'une bande de papier amenée par des galets 3, 4. A proximité de ces rouleaux cannelés 1,2 se trouve ici une cuve 5 renfermant une substance anhydre G telle par exemple que le goudron qui est maintenue à l'état liquide par une source de chaleur constituée par exemple par des brûleurs ou rampes 6. Dans cette cuve à goudron 5 plonge un rouleau puiseur 7 qui est chauffé, par exemple intérieurement par de la vapeur, et entraîné selon un mouvement de rotation continue par un mécanisme connu (non représenté) actionné de préférence par la commande générale de la machine pour tourner synchroniquement aux rouleaux cannelés 1, 2.
Ce rouleau 7 puise, par sa rotation, le goudron liquide chaud G à même la cuve 5 et le trans- met par contact à un rouleau rotatif racleur adjacent 8 chauffé de même qui, lui-même, le transmet à un rouleau rotatif oontigu 9, chauffé également et placé de façon à frôler constamment l'âme en papier ondulé A à son passage autour du rouleau cannelé 2 pour appliquer une série de "touches" ou pellicules de ce goudron liquide contre les régions sommitales des ondulations,'de profil variable, de cette âme A.
Les rouleaux transmetteurs 7 et 8 sont montés, de préférence, l'un par rapport à l'autre pour permettre un certain réglage de l'épaisseur des pellicules de goudron ainsi appliquées. or. peut ainsi augmenter ou
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diminuer, par exemple par la simple manoeuvre d'une manette, la. quantité de goudron G appliquée contre l'âme ondulée! pour réaliser une fixation plus profonde ou pour tenir compte de l'épaisseur des couches de papier en présence.
Un peu en aval du rouleau applicateur 9, l'âme ondulée A dont les sommets des ondulations sont désormias revêtus ou enduits de goudron liquide est serrée entre le rouleau cannelé 2 et un tambour presseur rotatif chauffé 10 qui, avec la coopération d'un galet 11, lui amène un revêtement R1 constitué par une bande de papier uni qui peut d'ailleurs avoir toute composition, force, tenue ou épaisseur désirée.
Le contact rotatif entre le rouleau 2 et le tambour 10 qui sont tous deux chauffés a pour effet de fixer le revêtement R1 contre le côté adjacent de l'âme ondulée A du fait que la région sommitale goudronnée de chacune des ondulations de cette âme adhère immédiatement au revêtement Rl. Comme le goudron est anhydre et sèche rapidement, il ne ramollit ni ne dégrade ce revêtement mais fait au contraire corps avec lui en assurant une fixation indissoluble de l'âme A et du revêtement R1.
Il sort donc de la commissure d'aval du rouleau 2 et du tambour 10 un véritable papier ondulé "simple face" qui pourrait être utilisé tel quel, au besoin après passage dans une tronçonneuse telle que celle qui sera décrite plus loin. Mais la machine choisie ici à titre d'exemple de réalisation de l'invention est destinée à la production de carton ondulé "double face." Le processus se poursuit donc comme suit :
Le carton ondulé "simple face" A-R1 après avoir cheminé en zig-zag sur des galets tendeurs 12, 13,14, 15 parvient
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à la hauteur d'une seconde cuve à goudron 16 chauffée de même par des brûleurs ou rampes 17 destinées à maintenir le goudron G à l'état liquide étendable sur du papier.
Dans cette cuve 16 plonge un rouleau rotatif puiseur 18 adjacent à un rouleau rotatif racleur 19 à position relative réglable destiné à faire varier au gré des besoins l'épais- seur de la pellicule de goudron que ce rouleau puiseur 18 applique contre les sommets encore libres des ondulations de l'âme A du carton qui est maintenu en contact avec ce rouleau puiseur et applioateur 18 par un galet de tension ou de renvoi 20.
Un peu en aval de ce galet 20 le carton "simple face" A-R1 dont les régions sommitales des ondulations encore libres sont goudronnées parvient entre une paire de rou- leaux 21, 22 où ces régions goudronnées sont appliquées et fixées par la rotation de ces rouleaux contre un second revêtement R2 constitué par une bande de papier uni pouvant avoir toute composition, force, tenue ou épaisseur désirée qui est amenée par un rouleau 23 et un galet 24 et provient de toute bobine convenable (non représentée).
En aval des rouleaux 21, 22 le carton ondulé "double face" passe dans un dispositif entraîneur et presseur cons- titué ici par plusieurs paires de cylindres 25-26, 27-28, 29-30 mais qui pourrait être constitué par des tabliers ou courroies en coton, toile métallique, cuir, caoutchouc ou acier. Entre ces paires de cylindres entraîneurs et presseurs sont interposées ici des tables rafraîchissantes 31, 32, 33 (facultatives) qui, en ne représentant qu'un très faible encombrement, refroidissent le carton et assurent la solidi- fication de la matière adhésive et par conséquent la fixation
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parfaite des diverses couches de papier formant le carton ondulé qui sort de la machine tout prêt pour l'emploi sans nécessiter de séchage ultérieur.
Ce résultat est obtenu avec d'autant plus de facilité que cette matière adhésive se solidifie très vite. Comme elle ne contient pas d'eau, il n'est aucunement besoin de cylindres sécheurs, ce qui économise une place considérable. Ces couteaux circulaires 34, 35 et une tronçonneuse 36 à mouvement alternatif ou rotatif sectionnent le carton pour en faire des panneaux de la grandeur requise.
L'ensemble de la machine constitue un tout très ramassé puisqu'elle ne comporte plus aucun rouleau ou cylindre évaporateur d'eau comme les machines antérieures et qu'au contraire ici, comme la matière adhésive (goudron ou coaltar par exemple) n'est à l'état liquide que parce qu'elle a été chauffée, les rouleaux ou cylindres applicateurs ont intérêt à être aussi rapprochés que possible des postes de liqué- faction de cette matière, ce qui diminue d'autant l'encom- brement.
Dans la réalisation de la machine représentée en figure 2, il s'agit à nouveau de la fabrication de carton ondulé "double face" mais la matière adhésive, au lieu d'être appli- quée ou déposée de distance en distance, autrement dit par "touches" sur les sommets ou crêtes des ondulations de l'âme A, est appliquée sans interruption sur les parois des revêtements ou couvertures R1, R2 qui viennent se fixer contre les sommets desdites ondulations, en sorte que cette matière adhésive une fois sèche'non seulement solidarise indissolublement lesdits revêtements à l'âme A mais forme deux lits imperméables qui donnent au carton ondulé une résistance et une longévité plus grandes.
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Comme le montre schématiquement la figure 2, la bande de papier destinée à constituer l'âme A passe entre deux rouleaux cannelés 1, 2 tandis que la bande de papier destinée à constituer le revêtement R1 est amenée par deux galets 11, 11a autour d'un tambour 10 chauffé intérieurement qui porte contre le rouleau cannelé 1.
En passant autour de ce tambour 10, la bande de papier R1 est enduite sans interruption ni solution de continuité d'une matière adhésive à l'état liquide qui, dans cet exemple, peut être du goudron G chauffé dans une cuve 5 à brûleurs 6 et puisée selon le réglage choisi par les rouleaux 7, 8, .9. La bande de papier R1 ainsi revêtue ou enduite sur une face de matière adhé- sive liquide adhère immédiatement aux sommets ou crêtes de l'âme A à leur passage conjoint entre le rouleau 1 et le tambour 10. Sur les galets de tension 12, 13, 14 passe donc un carton ondulé "simple face" A-R1 à lit intercalaire im- perméable qui pourrait être tronçonné et utilisé tel que.
Comme il s'agit ici toutefois de la fabrication d'un carton ondulé "double face", ce carton préparatoire A-R1 est conduit entre un rouleau presseur 21 et un tambour chauffé 23 où les sommets ou crêtes du côté encore libre de l'âme A. sont fixés à un second revêtement R2 enduit d'un lit continu de matière adhésive liquide.
La bande de papier destinée à former ce second revêtement R2 est amenée au tambour 23 par un galet de renvoi 24 et c'est pendant qu'elle chemine sur ce tambour, par conséquent un peu en amont de son confluent avec le carton "simple face" A-R1 que cette bande de papier est enduite de matière adhésive. On a supposé ici à titre d'exemple que celle-ci est du goudron G qui est liquéfié dans une cuve 16 à brûleurs 17, puisée par un rouleau rotatif 18 et appliquée par des rouleaux
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réglables 19, 19a.
De la commissure d'aval du rouleau 21 et du tambour 23 sort un carton ondulé "double face" qu'on fait alors passer avantageusement entre des paires de rouleaux entraîneurs et presseurs 25-26, 27-28, 29-30 qui, tout en ne nécessitant que peu de place, solidarisent in- variablement les trois épaisseurs de papier dont est fait le carton. Des tables rafraîchissantes peuvent facultati- vement être interposées entre ces rouleaux entraîneurs.
Enfin des couteaux circulaires 34, 35 et une tronçonneuse 36 à mouvement alternatif ou rotatif sectionnent le carton pour en faire des panneaux ayant la grandeur requise.
Les détails de réalisation mécaniques peuvent évidemment varier aussi bien en fig. 1 qu'en fig. 2 notamment au point de vue des positions relatives des divers rouleaux,. du trajet général de l'âme ondulée A et des recouvrements R1 et R2 et de la constitution des postes de chauffage de la matière adhésive. En particulier, ces postes pourraient être placés pour enduire sur leurs faces contiguës les deux bandes de papier devant être fixées à chaque confluent de solidarisation.
Chacun de ces postes de chauffage a avantage à com- porter : un récipient chauffé propre à assurer la liquéfac- tion de la matière adhésive solide anhydre et non hygros- copique, un ou plusieurs organes chauffés transportant cette matière adhésive liquéfiée de ce récipient au contact soit des régions sommitales des ondulations de l'âme A du carton, (hypothèse de la fig. 1) soit au contact de la totalité de la paroi adjacente du revêtement (hypothèse de la fig. 2) enfin, de préférence, un ou plusieurs organes (rouleaux, couteaux, racloirs, etc.) éliminant l'excès
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de cette matière et permettant de faire varier la quantité qui est transportée et déposée ainsi. Tout poste de chauf- fage répondant à cette définition peut être utilisé dans le cadre de l'invention, dans le cas de matière adhésive fusible.
Quant au carton ondulé ''simple face", "double face", "triple face" ou éventuellement "multiple face" constitué selon toute résistance choisie selon la force même des papiers dont on part, il peut être utilisé tel quel comme un carton ondulé ordinaire collé au silicate de soude ou à la colle de fécule ou de caséine ou encore traité par l'un quelconque des procédés classiques de renforcement.
Ce carton ondulé présente cet avantage de pouvoir être utilisé dès sa sortie de la machine sans nécessiter de séchage ultérieur et ce bien que, pour les raisons sus-indi- quées, la machine ne comporte aucun élément d'évaporation artificielle d'eau puisque la matière adhésive utilisée ne renferme pas d'eau. En outre, dans le cas de carton fa- briqué dans la machine représentée en figure 2, ce carton ondulé fabriqué dans une machine d'encombrement beaucoup plus faible possède cet avantage supplémentaire d'être imper- méable grâce aux deux lits de goudron ou matière analogue appliqués contre les parois internes de ses revêtements R1, R2.
Ce résultat est obteuu sans passe additionnelle, par le simple fonctionnement de la machine; il rend ce carton ondulé précieux pour la confection de nombreux emballages.
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