Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
~131~ 6~3
PROCEDE DE FABRICATION EN CONTlNU DE CORPS TUBULAIRES
DE BOITES, NOTAMMENT EN CARTON
5 I_a présente invention concerne un procédé de fabrication en continu
de corps tubulaires de boîtes, notamment en carton, au moyen de
plusieurs bandes longitudinales superposées, dans lequel on fait
def iler les bandes en continu, on encolle au moins une face d' une ou
de plusieurs bandes, puis on applique les bandes longitudinalement
10 contre un guide stationnaire se terminant par un mandrin dont le
pourtour détermine le profil transversal du corps tubulaire, cette
application étant effectuée selon une génératrice du corps tubulaire
de façon que chaque bande présente un volet latéral de chaque caté
de la(lite génératrice et étant suivie d' un rabattement desdits volets
15 latéraux sur le pourtour du mandrin pendant que les bandes défilent
le long de ce dernier.
Les brevets US N 2 256 263 et 3 064 544 décrivent un tel procédé et
des appareils pour fabriquer en continu des corps tubulaires de réci-
20 pients faits de plusieurs épaisseurs de papier, par superposition etcollage de bandes continues disposées longitudinalement et ayant une
largeur égale au périmètre du tube à former. Dans ce procédé, on
fait avancer les bandes simultanément, on encolle certaines de leurs
surfaces, on superpose ces bandes de façon qu' elles soient légè-
25 rement décalées latéralement les unes par rapport aux autres, on lespresse à plat entre deux rouleaux pour former une bande multi-
couche, puis on fait glisser la bande obtenue le long du guide
stationnaire en l'appliquant progressivement contre celui-ci pour lui
donner la forme tubulaire voulue avant que la colle durcisse. Les
30 deux bords de chacune des bandes initiales se placent alors l'un à
coté de 1' autre pour former un joint longitudinal sans se recouvrir
mutuellement, la continui~té transversale de la paroi multicouche du
tube étant assurée par le décalage mutuel des joints des différentes
couches. Dans le brevet US N- 3 064 544, il est aussi prévu que les
3 5 deu~c bords de chaque bande puissent se recouvrir et soient éven-
tuellement biseautés. Le tube est ensuite tronçonné pour former les
corps tubulaires.
. ~ ~ . ,
,
: ' : : ': ':~
- .: . . : : -
~ 1 3 ~
Ce procédé connu a 1' avantage d' être mis en oeuvre au moyen d' un
dispositif relativement simple, mais il présente de sérieux incon-
vénients en ce qui concerne la qualité des corps tubulaires ainsi
fabriqués .
En particulier, pendant qu' on incurve transversalement la structure
multicouche humidifiée par la colle, les couches intérieures ont
tendance à se plisser au lieu de glisser sur les couches extérieures.
Le brevet U S N 3 064 544 prévoit même de marquer d' avance la
10 position des plis par formation de rainures sur les bandes. Le
phénomene de plissement est particulièrement marqué dans les angles
des tubes à section polygonale. 11 conduit à un mauvais état de la
surface intérieure du tube, à des irrégularités de l'épaisseur et de la
compacité de la structure multicouche, ainsi qu'à un affaiblissement
15 de la paroi du tube puisque seules les couches non plissées résistent
aux efforts transversaux. De plus, l'existence d'un plissement dans
une couche correspond à un rétrécissement de la bande correspon-
dante et empêche donc que les bords de cette bande se joignent
correctement. Le joint devient trop large et se rapproche du joint
20 précédent ou suivant, ce qui affaiblit le tube. D'autre part, si le
~glissement transversal d'une couche sur l'autre a bien lieu, il peut se
faire d' une manière imprévisible, plus fortement d' un côté ou de
1' autre de la génératrice appliquée en premier contre le guide
stationnaire, de sorte que des joints de deux couches successives
25 peuvent se trouver trop près l'un de l'autre et donc affaiblir exces-
sivement le tube. Un autre inconvénient de ce procédé est que les
joints sont nécessairement assez proches les uns des autres et ne
peuvent pas être disposés en quinconce (c'est-à-dire décalés une fois
dans un sens et une fois dans l'autre), ce qui permettrait une plus
30 grande solidité de la paroi où ils se trouvent.
La demande de brevet européen EP-A-0 387 171 décrit un procédé qui
vise ~ éviter les surépaisseurs clues au chevauchement des deux
borcls longituàinaux de chaque bande et à décaler suffisamment les
35 joints de deux couches successives pour ne pas fragiliser la paroi du
corps tubulaire. La solution proposée consiste à former succes-
sivement chaque couche par application de deux bandes qui couvrent
- . :
: - ~
13~6~3
chacune une partie respective ( par exemple une moitié) du périmètre
du mandrin et dont les bords sont adjacents et jointifs sans se
recc-uvrir, c'est-~-dire qu'ils sont liés uniquement par collage aux
couches voisines. Il en résulte deux discontinuités longitudinales
5 dans chaque couche et donc un certain affaiblissement de la paroi du
corps tubulaire. En outre, le nombre de bandes à appliquer et le
nombre de joints à former sont doublés par rapport à un procédé
tr,~ditionnel, ce qui complique les machines appliquant un tel procédé.
10 La présente invention a pour but de créer un procédé de fabrication
permettant d'obtenir une bonne qualité des corps tubulaires produits,
en évitant les phénomènes de plissement mentionnés ci-dessus et en
assurant une geométrie précise des joints longitudinaux, de façon à
garantir la résistance voulue de la paroi du tube dans la ou les zones
où se trouvent ces joints. ~v
Dans ce but, I' invention concerne un procédé du genre indiqué en
préambule, caractérisé en ce que 1' on effectue le rabattement des
volets latéraux de chaque bande au moins partiellement de manière
20 dissymétrique, de sorte que le rabattement d'un des deux volets laté-
raux d'une bande est achevé avant le rabattement de l'autre volet de
cette bande, ce dernier rabattement étant achevé avant celui d' un
premier volet de la bande suivante.
25 De cette façon, le rabattement de chaque volet latéral de chaque
bande s'effectue individuellement au moins dans sa phase finale qui a
pour effet de former le joint lon~8itudinal de chaque couche. Cela
permet non seulement d' éviter des problèmes de plissement, mais
aussi de façonner individuellement chaque joint, notamment en
30 comprimant chaque joint à recouvrement, et de positionner librement
les joints les uns par rapport aux autres, par exemple en superpo-
sition, en escalier ou en quinconce, selon les cas et selon la confor-
mation des joints. D'autre part, l'application des bandes contre une
génératrice du guide ou mandrin peut se faire soit successivement,
3 5 soit simultanément, pour autant que les bandes appliquées simulta-
nément ne soient pas collées entre elles au voisinage de leurs bords,
afin que ceux-ci puissent ensuite être rabattus individuellement.
., "
.
~ 3 .~3
"
i les bandes ~sont appliquées successivement le long de la généra-
trice, on peut prévoir d'appliquer une deuxième bande sur une
première bande seulement après avoir commencé le rabattement des
5 volets latéraux de la premiere bande, ce qui évite tout collage entre
les bandes dans leurs parties qui ne sont pas encore complètement
mises en forme.
D~ns une forme particulière du procédé, ladite génératrice se trouve
10 sur une face inférieure du guide stationnaire et du mandrin, et le
rabattement des volets latéraux d' une bande comprend une première
phase où l'on rabat les deux volets sur des côtés du guide et/ou du
mundrin, une deuxième phase où l'on achève le rabattement d'un des
volets sur le dessus du mandrin, puis une troisième phase où l'on
15 achève le rabattement de 1' autre volet . Dans une première variante,
on commence le rabattement d'un des volets avant de commencer celui
de l'autre volet. Dans une autre variante, on rabat les deux volets
simultanément au cours de ladite première phase.
20 Une autre forme particulière du procédé selon l'invention consiste en
ce que ladite génératrice se trouve sur une face inférieure du guide
stationnaire et du mandrin, en ce que l'on applique d'abord plusieurs
bandes le long de ladite génératrice, puis on rabat les volets laté-
raux desdites bandes simultanément sur des côtés du guide et/ou du
2 5 mandrin, en maintenant séparés les uns des autres les bords longitu-
dinaux des bandes, et ensuite on rabat sur le dessus du mandrin un
premier bord d' une première bande, puis 1' autre bord de la première
bande, puis un premier bord d' une deuxième bande, puis 1' autre
bord de la deuxième bande et ainsi de suite.
3 0
Une forme particulièrement avantageuse du procédé consiste en ce
que les bords longitudinaux d'au moins une des bandes sont profilés
en biseau dans l'épaisseur de la bande et se recouvrent sous la forme
d' un joint en biseau après rabattement complet des deux volets laté-
3 5 raux de ladite bande . Dans une autre forme, les bords longitudinauxd' au moins une des bandes sont profilés en gradin, par écrasement
des bords avant 1' application de ceux-ci sur le mandrin, et se recou-
vrent sous la forme d' un joint en gradin après rabattement complet
des deux volets latéraux de ladite bande. Les joints en biseau ou en
gra(lin d'au moins deux bandes successives peuvent être superposés,
ces dellx bandes étant appliquées sans decalage latéral 1' une par
rapport à l'autre.
lon une variante de réalisation, au moins 1' une desdites bandes est
~Ine bande composite formée par assemblage en continu d'au moins
dellx bandes individuelles avant son encollage et son application
1() contre le ~guide.
Selon une autre variante, on réalise en continu une gaine intérieure
étanche du corps tubulaire au moyen d'une première bande d'un
materiau imperméable qu'on applique en continu contre le guide, puis
sur le pourtour du mandrin jusqu'à ce que les deux bords longitu~
dinaux de cette bande soient appliqués 1' un contre l' autre, puis on
soude ces deux bords avant qu' ils soient recouverts par une
deuxième bande. Les bords de ladite première bande peuvent être
appliqués et soudés face à face dans un plan sensiblement radial par
rapport au mandrin, puis rabattus latéralement et collés sur ladite
gaine avant qu'ils soient recouverts par une deuxième bande.
D' autres caractéristiques et avantages du procédé selon 1' invention
seront mis en évidence dans la description suivante de diverses
2 5 ~ormes de réalisation préférées du procédé appliqué à la fabrication
continue d' un tube en carton à section sensiblement rectangulaire qui
est ensuite découpé en tronçons pour former des corps de boîtes, en
référence aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique simplifiée en élévation laté-
rale d' un dispositif de fabrication utilisant le procédé selon
l'invention, dans une première forme de réalisation,
..:
- les figures 2 à 8 sont des vues schématiques en coupe transver-
sale respectivement suivant les lignes 11-11 à VIII-VIII de la figure 1,
montrant des étapes successives du procédé,
r ~ 4 ~
- la figure 9 est une vue agrandie en coupe transversale de la
paroi d'un tube fabrique selon une forme particulière du procédé,
- la figure 10 est une vue agrandie en coupe transversale d' un
5 joint longitudinal formé par les bords d' une bande utilisée clans une
autre forme particulière du procédé,
- la figure 11 est une vue analogue à la figure 10, montrant une
configuration légèrement défectueuse du joint,
1 0
- les figures 12 à 14 illustrent trois dispositions possibles de
joints selon les figures 9 et 10,
- la figure 1~ est une vue analogue à la figure 10 et montre une
15 autre forme de réalisation d'un joint longitudinal,
figure 16 est une vue partielle analogue à la figure 1 et
montrant une forme de réalisation particulière de l'invention, pour
fabriquer des corps tubulaires ayant une gaine intérieure étanche,
- les figures 17 et 18 sont des vues de détail en coupe transver-
sale .I' un joint longitudinal de la gaine intérieure réalisée confor-
mément à la figure 16, et
25 - les figures 19 à 26 sont des vues schématiques en coupe trans-
versale montrant des étapes successives d' une autre forme de réali-
sation du procédé selon 1' invention .
I e dispositif représenté à la figure 1 est essentiellement connu dans
30 le domaine de la fabrication continue des tubes en carton ou simi-
laires, c' est pourquoi le dessin ne montre que les éléments cons-
tructifs qui sont indispensables à la compréhension de la présente
invention. Dans cet exemple, le tube en carton 1 est fabriqué par
superposition de trois bandes 2, 3, 4 de papier ou d'autres matières
3 5 appropriées, disposées longitudinalement, la largeur de chaque bande
correspondant au périmètre du tube l, Chaque bande 2, 3, 4 est
délivrée en continu à partir d'un rouleau non représenté et passe à
: : :. :, : . . -, : . . -- - .: . -
travers un poste d'encollage respectif 5, 6, 7 avant d'être appliquée
contre un guide stationnaire 8 ou contre la bande précédente déjà
applkluée conlre le guide. Celui-ci est supporté à son extrémité
arriere par un bâti 9, tandis que le reste du guide 8, en direction
de l'avant, est un mandrin horizontal 10 à section constante corres-
pondant à la section intérieure du tube 1. Cette section peut notam-
mellt être circulaire ou polygonale. Dans le cas présent, elle a
approximativement la forme d' un rectangle à coins arrondi.s . Le
mandrin 10 et le tube 1 qui l'entoure sont soutenus et guidés par des
rouleaux inférieurs 12, latéraux et supérieurs (non représentés), qui
sont entraînés en rotation par un mécanisme motorisé afin de faire
avancer le tube 1 suivant la flèche A le long du guide 8.
De même, des rouleaux de guidage (non représentés) sont prévus
pour guider et entraîner les volets latéraux des bandes 2, 3, 4 afin
de les appliquer graduellement contre le guide 8 ou le tube en
formation, comme on le décrira plus loin. Quand le tube 1 arrive à
1' ex trémité avant 14 du mandrin 10, il passe dans un dispositif de
coupe 15 équipé d' un organe de coupe 16 se déplaçant en va-et-vient
suivant la flèche B pour tronçonner le tube en éléments égaux 17
constituant des corps tubulaires pour des boîtes en carton.
,, ,:, .-
11 faut noter qu'au moins une des bandes 2 à 4 peut être une bande
composite, c' est-à-dire faite de deux ou plusieurs couches de maté-
riaux semblables ou différents. Par exemple dans la figure 1, on voit
que la dernière bande 4 est une bande composite réalisée, immédia-
tement avant son encollage et son application sur la bande précédente
3, par assemblage d' une bande de cartonnette 4' et d' une bande de
papier imprimé 4" constituant la surface visible des corps tubulaires ~-
17. ~
' -: ' ' ~:
Bien que les éléments décrits ci-dessus soient connus en principe, la
figure 1 montre un aspect spécifique d'une forme particulière de
réalisation de l'invention, à savoir que les bandes 2, 3 et 4 ne sont
3 5 pas appliquées en même temps contre la face inî érieure du guide 8,
mais successivement, une fois que le formage de la bande précédente
a déjà commencé. Les étapes du formage des bandes successives sont
~13~43
,
illustrées par les figures 2 à 8, où la représentation des rouleaux de
guidage et d' entraînement des bandes est à nouveau omise pour des
raisons de clarte du dessin.
5 I\u stade de la figure 2, la partie médiane de la première bande 2 est
appliquée contre la face inférieure horizontale du guide 8, de part et
d' autre de laquelle la bande 2 forme un premier volet latéral 2a et un
.second volet latéral 2b. Ces volets peuvent avoir des largeurs égales
ou inégales, selon la position de la génératrice du tube où leurs
10 bords libres 20 et 21 devront se joindre. Si le tube avait une forme
cylindrique, à ce stade la bande 2 serait appliquée uniquement contre
une génératrice de la surface du guide 8.
A partir de la position de la figure 2, les volets 2a et 2b commencent
15 à etre rabattus vers le haut comme l'indiquent les flèches des figures
2, 3 et 4 . Dans le présent exemple, le rabattement s' effectue de
manière dissymétrique dès le début, le mouvement du volet 2a ayant
de l'avance sur celui du volet 2b, ce qui a l'avantage de n'amorcer
que .successivement les pliages de la bande sur les deux angles infé-
20 rieurs du guide, de sorte que les efforts de friction sont mieuxrépartis sur la longueur de la ban<le. Toutefois, le rabattement peut
aussi s'effectuer symétriquement à ce stade, comme l'illustre la
position 2b' du second volet dans la figure 3.
25 Dès que le rabattement des deux volets 2a et 2b a commencé, la
deuxième bande 3 peut être appliquée sur la première dans la zone
de la face inférieure du guide 8, comme le montre la figure 4, et
presente des volets latéraux 3a et 3b. Comme le pliage de la première
bande sur les angles qui bordent cette face est déjà amorcé et
30 presque achevé, il n'y a pas d'efforts parasites de cisaillement entre
les deux bandes successives lors du pliage de la deuxième bande,
contrairement au cas où les deux bandes seraient déjà collées.
Pen(lant ce temps, le rabattement des volets 2a et 2b de la bande 2
se poursuit et s'achève comme le montrent les figures 4 et 5, c'est-à-
35 dire que le premier volet 2a est rabattu en premier sur la face supé-
rieure du mandrin 10 et le second volet 2b est rabattu ensuite de
façon que les deux bords 20 et 21 de la bande se réunissent pour
.. .. .. .
^` 2 1 '3 q ~3 ~
former un joint longitudinal 22 (figure 6). La nature de ce joint peut
varier et sera discutée par la suite.
I.a hande 2 constitue ainsi la première couche du tube en carton, sur
5 laqlJelle le rabattement des volets 3a et 3b de la deuxième bande peut
s'effectuer de la même manière que celui cles volets 2a et 2b, comme
on le voit dans les figures S à 7. Les bords de la bande 3 se
reunissent pour former un joint longitudinal 23 (figure 8) qui peut
être décalé latéralement par rapport au premier joint 22 si la bande 3
10 a eté appliquée initialement avec le décalage voulu.
L'application de la troisième bande 4 et le rabattement de ses volets
laleraux 4a et 4b se déroulent de la même manière que pour la bande
3.
La figure 9 illustre une disposition possible des joints longitudinaux
22, 23, 24 des bandes 2, 3, 4 dans le cas où les bords de chaque
bande sont simplement juxtaposés sans recouvrement. Les joints
doivent alors être décalés latéralement les uns par rapport aux
20 autres, ce qui nécessite un décalage correspondant des bandes.
Avec la présente invention, il est avantageux d'éviter un tel affai-
blissement de la paroi du tube, grâce à un recouvrement mutuel et
un collage des bords de chaque bande 2, 3, 4, ces bords étant
25 profilés en biseau comme le montrent les figures 10 à 13.
. :
L' exemple de la figure 10 montre une configuration idéale du joint en
biseau 2~ des deux bords 20 et 21 de la bande 2, qui sont effilés en
biais sur une largeur supérieure à l' épaisseur de la bande 2 . Au
30 moins l'un des deux bord~s est encollé avec la face adjacente de la
bande. Le positionnement précis des bords qui est assuré par le
procédé selon l' invention, grâce à l' application séparée de chaque
bande, permet d'obtenir une bonne coïncidence des bords 20 et 21
appliqués l'un après l'autre sur le mandrin, dans la configuration de
35 la figure lO. Le joint 25 est alors collé et assurera une transmission
continue des efforts dans cette couche du tube. Si néanmoins la
bande manifeste une légère variation de largeur, par exemple un
::: :. --:- -
.-.
~ 3~5'1~,
rétrécissement E, le décalage qui en résulte au joint 25 (figure 11)
rétrécit d'autant la zone collée, mais ne la supprime généralement
pas . D' une part, la continuité de la couche reste assurée et d' autre
part, le décalage E ne crée ni de vide ni de variation notable de
5 1' épaisseur de la paroi multicouche du tube .
Les figures 12 à 14 montrent trois dispositions différentes des joints
25, 26, 27 des trois couches ou bandes 2, 3, 4 constituant la paroi
du tube. Dans le cas de la figure 12, les trois joints sont super-
10 posés, c'est-à-dire que les trois bandes peuvent être amenées sans
décalage mutuel lors de la fabrication du tube. Grâce au collage de
chaque joint, la résistance et la rigidité de la paroi ne sont pas
reduites dans cette zone. Dans le cas de la figure 13, la bande
intermédiaire 3 est décalée par rapport aux deux autres par mesure
15 de sécurite, afin d'éviter un affaiblissement de la paroi si deux joints
successifs présentent accidentellement une configuration telle que
celle de la figure 11. Dans l'exemple de la figure 14, les trois joints
25, 26, 27 sont décalés mutuellement dans une mesure égale à la
largeur de chaque joint, de sorte qu'ils sont sensiblement dans le
20 prolon~ement l'un de l'autre.
f\u lieu des joints en biseau illustrés par les fi~ures 10 à 14, on peut
prevoir des joints en gradin tels que le joint longitudinal 28 repré-
senté a la figure 15. Dans ce cas, chacun des deux bords longitu-
2~ dinaux 20 et 21 de la bande 2, 3, 4 a été écrasé en continu juste
avant d'être appliqué sur le mandrin, de façon que son épaisseur soit
reduite approximativement à la moitié de l' épaisseur de la bande . De
cette façon, la superposition des deux bords 20, 21 comme le montre
la figure 15, ne produit aucun supplément d'épaisseur de la paroi du
30 corps tubulaire. Les joints des bandes successives peuvent être soitsuperposés, soit calés, comme les joints en biseau décrits ci-dessus.
Les figures 16 à 18 illustrent la fabrication de corps tubulaires dont
la paroi comporte, en plus de deux couches de cartonnette formées
au moyen de bandes 2 et 3, une xaine intérieure étanche 30 réalisée
3~ au moyen d'une première bande 31 d'un matériau imperméable, par
exemple un matériau composite aluminium-polyéthylène, ou papier-
polyéthylène. La largeur de la bande 31 est un peu plus grande que
'
2~ 3~6~3
11
le perimètre du mandrin 10, de façon à laisser deux bords longitu-
linnllx 32, 33 en saillie quand la feuille 31 est entièrement appliquée
sur le mandrin lO. Les deux bords 32 et 33 sont alors appliqués l'un
contre l'autre, face à face dans un plan sensiblement radial, comme le
montre la figure 17, et sont soudés en continu au moyen d' un appa-
reil approprié 34, par exemple par soudure aux ultra-sons, pour
fermer la gaine étanche 30. Les deux bords assemblés 32, 33 sont
ensuite rabattus latéralement sur la gaine 30 comme le montre la
figure 18 et sont collés sur celle-ci, de manière continue ou discon-
tinue, avant d' être recouverts par la bande suivante 2. Les corps
tubulaires ainsi formés permettent la fabrication de boîtes ayant
d' excellentes qualités d' étanchéité, de conservation des produits, de
sécurité et d' inviolabilité, grâce à la possibilité de souder les fonds
et les couvercles à la gaine intérieure 30.
1 5
Les figures 19 à 26 sont des vues analogues aux figures 2 à 8, mais
illustrent une variante du procédé selon 1' invention . Dans ce cas, on
applique d'abord les bandes 2, 3 et 4 le long de la face inférieure du
guide 8, de la manière successive illustrée par la figure 1 ou d'une
manière simultanée oi~ les trois bandes arrivent ensemble sur un
premier rouleau inférieur analogue aux rouleaux 12 de la figure 1,
pour occuper la position illustrée par la figure 19. Les trois bandes
sont ainsi collées les unes aux autres dans leur partie centrale
appliquée contre le guide 8. Ensuite, on rabat leurs volets latéraux
2a, 2b, 3a, 3b, 4a et 4b ensemble et simultanément sur les deux
côtés du guide 8, comme le montrent les figures 20 et 21, en
maintenant séparés les bords longitudinaux 20 et 21 des diverses
bandes au moyen d' éléments longitudinaux de guidage 36 qui peuvent
être continus ou discontinus.
3 0
A partir de la position de la figure 21, le rabattement final des
volets latéraux 2a, 2b à 4a, 4b s'effectue séparément alternativement
comme le montrent les flèches des figures 22 à 26, pour que les
bords 20 et 21 des bandes successives se joignent de la même façon
~lUe selon les figures 4 à 8.
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6 4 3
12
Par rapport à la première forme de réalisation décrite plus haut,
cette variante permet de simplifier les organes de guidage pour
~ppliquer les volets latéraux sur les côtés du guide ou mandrin. Bien
entendu, la colle liant les bandes lors du pliage sur la partie infé- ;
5 rieure du guide 8 doit être assez molle pour permettre un glissement
transversal entre les bandes afin d'éviter un plissement, mais ce
glissement est facilité par la fait que les bords des bandes sont
maintenus séparés. Pour le reste, cette variante offre les mêmes
av;lntages et les mêmes possibilités de configuration des joints que les
10 réalisations décrites plus haut.
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