EP0485731B1

EP0485731B1 - Dispositif d'assemblage pour machine de production de carton ondulé

Info

Publication number: EP0485731B1
Application number: EP91116910A
Authority: EP
Inventors: Gregor Schoch
Original assignee: Bobst SA
Current assignee: Bobst Mex SA
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2011-10-04
Also published as: CH684688A5; EP0485731A1; KR950002106B1; KR920010079A; DE69103249D1; CA2055403A1; ES2059011T3; CA2055403C; JPH0767773B2; DE69103249T2; JPH04284232A; US5181330A; DK0485731T3; ATE109400T1

Description

La présente invention est relative à un dispositif d'assemblage pour élément en bande composé de couches superposées et encollées, constituant une station dite "double-face" d'une machine de production de carton ondulé et dans laquelle lesdites couches sont de passage en continu sous forme de bande.
Pour la commodité de l'exposé, cette invention sera décrite plus particulièrement en relation avec une station dite "double-face".
Pour mémoire, le carton ondulé est composé d'une première couche de carton dite "simple-face" et constituée d'un papier cannelé collé sur un papier plat de couverture, cette première couche étant assemblée également par collage à une seconde couche qui peut être soit un second papier plat de couverture extérieure, pour former un carton ondulé dit "double-face", soit un second carton "simple-face" plus un papier de couverture pour former alors un carton ondulé appelé "double-double". On connaît également des cartons ondulés à "triple cannelure" fabriqués de manière analogue. Une machine de fabrication de tels cartons ondulés, également appelée "onduleuse", comprend usuellement une première partie dite "humide" dans laquelle est réalisée le carton et une seconde partie dite "sèche" dans laquelle ce carton est découpé et empilé.
La première partie "humide" débute par une station communément dénommée dans l'industrie "simple-face". Dans cette station, le papier cannelure, c'est-à-dire destiné a être cannelé, préalablement chauffé et humidifié passe entre deux arbres cannelés, eux-mêmes chauffés avec de la vapeur. Les cannelures ainsi formées sont maintenues contre le cylindre cannelé inférieur grâce soit à des peignes, soit à des moyens extérieurs (par rapport au cylindre) à surpression ou intérieurs à dépression. Un tambour encolleur adjacent dépose alors de la colle sur les crêtes des cannelures et le papier de couverture préchauffé est appliqué, sous pression et température, contre les crêtes par un second tambour de presse adjacent au tambour encolleur et également chauffé à la vapeur. Cette pression et cette température mettent immédiatement en prise la colle.
Le carton ondulé "simple-face" ainsi constitué passe alors dans une station dite "colleuse double-face" qui dépose de la colle sur les autres crêtes des cannelures, maintenant apparentes. Environ un tiers de l'eau contenue dans cette colle se lie avec les matières solides pour former l'adhésif, les deux autres tiers formant une eau "libre" qui augmente, à ce stade, l'humidité du papier.
Le carton "simple-face" ainsi encollé pénètre ensuite dans une station dite "double-face" où il est appliqué soit contre le second papier de couverture, soit contre le second carton "simple-face" intermédiaire, lui-même appliqué contre la feuille de couverture. Le rôle de cette station "double-face" est donc de mettre et maintenir en contact les couches tout en leur fournissant la chaleur nécessaire à l'éclatement de la colle et à l'évacuation de l'humidité, de faire avancer cette nappe de carton et de continuer l'élimination de l'humidité tout en maintenant le carton à plat lors du refroidissement.
Compte tenu de la présence des cannelures, on se rend bien compte qu'il n'est pas possible d'appliquer, dans la station "double-face", une forte pression entre les couches, comme cela était le cas auparavant dans la station "simple-face". Cette réduction de pression implique une diminution de la transmission de la température et donc une augmentation importante du temps pour mettre en prise la colle. En d'autres termes, étant donné qu'à ce stade de la fabrication le carton défile en continu sous forme de bande, cette augmentation du temps de prise entraîne une augmentation correspondante de la longueur de cette station "double-face".
La station "double-face" se compose généralement d'une section de chauffage et d'une section de traction appelée aussi section de refroidissement.
Dans la section de chauffage, les diverses couches destinées à former le carton ondulé sont appliquées sur une série de tables chauffantes par l'intermédiaire d'un tapis supérieur parcourant toute la station. Cette force d'application est excercée par des rouleaux d'appui agissant sur le tapis supérieur. Une autre manière de réaliser la mise sous pression des diverses couches consiste en des caissons soufflants disposés au-dessus du tapis supérieur et excerçant une pression uniforme sur toute la face supérieure du tapis et donc des diverses couches du carton ondulé. En général, cette première section possède entre 18 et 24 tables chauffantes réparties entre trois ou quatre groupes, chaque table ayant une longueur transversale, c'est-à-dire perpendiculaire au passage du carton ondulé en formation, légèrement supérieure à la largeur utile de l'onduleuse et une largeur égale à environ 50 cm. Ces tables sont alimentées en vapeur sur chacun des groupes.
La section de traction qui suit, comprend un tapis inférieur entraîné en synchronisme avec le tapis supérieur, ces deux tapis prenant le carton ondulé en sandwich pour le tirer par friction hors de la section de chauffage.
L'inconvénient majeur d'une telle station "double-face" réside dans sa longueur importante. En effet, la vitesse de production désirée conditionne le nombre de tables chauffantes nécessaires au transfert de chaleur dans le carton ondulé afin de faire prendre la colle et d'évacuer le surplus d'eau contenu dans le carton ondulé, et donc également, vu les forces de frottement en jeu, la longueur de la section de traction. La puissance mécanique nécessaire à l'entraînement des tapis devient parallèlement aussi très importante. De plus, des impuretés s'accumulent progressivement aux jonctions des tables entre elles, impuretés qui peuvent rayer la couverture inférieure du carton ondulé alors que celle-ci a été précisément soumise à des traitements de surface ennoblissants tels que couchage ou impression. Enfin, si l'on souhaite utiliser des caissons soufflants dans la section de chauffage, le tapis supérieur doit être presque obligatoirement en feutre pour obtenir une force de frottement suffisante entre ce tapis supérieur et le carton ondulé. En effet, si un tapis à mailles qui présente l'avantage de laisser passer l'air chargé d'eau, crée bien une pression uniformément répartie sur le carton ondulé, il ne crée toutefois pas, entre le tapis et le carton ondulé, une force d'adhérence suffisante pour l'effet de traction. Or, cette force d'adhérence est généralement utile à l'entraînement du carton ondulé. Sur les dispositifs conventionnels, la longueur importante de l'ensemble des tables chauffantes crée une force de freinage si importante que toutes les forces d'adhérence entre le tapis supérieur et inférieur et entre le tapis supérieur et le carton ondulé sont nécessaires à l'entraînement. Une diminution de la force d'adhérence entre le tapis supérieur et le carton ondulé dans la zone des caissons soufflants, par l'utilisation d'un tapis à mailles, n'est donc pas admissible. Or, les tapis à feutre ont le grand inconvénient d'accumuler l'humidité au lieu de la laisser passer. Dans le cas de fabrication de carton ondulé de qualité dite "lourd", cette accumulation d'humidité peut limiter la vitesse de production.
Le brevet US-A-3,217,425 propose, pour une station "double-face", un dispositif d'assemblage sans table chauffante, mais comprenant un tapis inférieur prenant appui sur des rouleaux d'appui, un tapis supérieur passant sous des rouleaux de pression ainsi que sous des buses supérieures soufflant de l'air chaud sur le carton ondulé en formation, cet air étant aspiré immédiatement dans un caisson à dépression. Toutefois, compte tenu de la trop forte efficacité de ce dispositif quant au chauffage et séchage, à la sortie le carton ondulé a tendance à tuiler rapidement suivant l'excès ou l'insuffisance, à l'entrée, de l'humidité du carton "simple-face" et/ou des diverses couches. Il y est donc prévu un dispositif complexe mesurant le phénomène de tuilage en sortie pour commander des moyens de préchauffage individuels à chacune des couches à l'entrée. Toutefois, la stabilisation de cette boucle de contre-réaction est très délicate à établir, avec comme risque secondaire une surchauffe des colles alors que les couches ne sont pas encore assemblées.
Le document EP-A- 0 077 186 mentionne un tapis supérieur commun à toutes les sections d'une station "double-face" d'une machine de production de carton onlulé.
Le but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif d'assemblage pour une station "double-face" assurant une mise et un maintien en contact des couches entre elles qui soit ferme mais sans écrasement, un chauffage et séchage du carton ondulé en formation correctement dosés pour la prise de la colle, de même qu'un refroidissement suffisant, de telle sorte que le carton ondulé sortant soit plat aussi bien dans le sens longitudinal que transversal. En plus de la planéité et de l'état de surface de la couverture inférieure (c'est-à-dire extérieure sur un emballage formé à partir de ce carton ondulé), le dispositif d'assemblage selon l'invention doit aussi être d'un meilleur rendement que ceux connus jusqu'à ce jour.
Ces buts sont atteints grâce à un dispositif d'assemblage selon la revendication 1, dans lequel le meilleur rendement est obtenu par une diminution de la longueur de frottement, et donc de la force de frottement, dans la partie chauffante. De nombreux essais pratiques dans la branche ont démontré qu'une longueur de 1 à 2 m, dans le sens de marche, des plaques chauffantes, suffisait pour garantir une prise de colle et une surface plane de la couverture extérieure. Cette diminution de la longueur de frottement conduit :

soit à une diminution de la puissance installée pour une production donnée,
soit à une longueur et puissance inchangées pour une augmentation de production.

De plus, la longueur relativement petite de la table chauffante par rapport à celle de la section d'entraînement permet l'utilisation d'un tapis à mailles qui, de façon connue, permet un meilleur rendement de l'évacuation de l'humidité et donc la suppression de limitation de vitesse de production imposée par l'accumulation de l'humidité dans le tapis lorsque ce dernier est en feutre.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif et en référence au dessin annexé dans lequel :

la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif d'assemblage selon l'invention et dans laquelle certaines parties supérieures du dispositif sont représentées en coupe pour mieux mettre en évidence d'autres parties inférieures, et
la figure 2 est une vue en coupe du dispositif selon la plan I - I de la figure 1.

Le dispositif d'assemblage comprend trois sections successives sensiblement distinctes, à savoir :

une première section dite "de chauffage" pour réaliser l'éclatement de la colle posée antérieurement sur les crêtes des cannelures d'une couche supérieure 20 dite "simple-face" et destinée à être assemblée avec une couche inférieure 30 dite de "couverture", les deux bandes 20, 30 étant de passage en continu sous forme de bande;
une deuxième section dite "de séchage et de traction" pour extraire l'humidité résiduelle des deux couches 20, 30 et participant, au moins partiellement, également à l'entraînement du carton ondulé 10 en formation; et
une troisième section dite "d'entraînement et de refroidissement" des deux couches 20, 30 assemblées, c'est-à-dire du carton ondulé 10 en formation.

La première section est essentiellement constituée d'une seule table chauffante horizontale 250, inférieure, c'est-à-dire située au-dessous du passage des bandes 20, 30, et surmontée d'un caisson soufflant supérieur 150. Cette table chauffante 250 peut être un caisson en fonte, ou en acier, alimenté en vapeur. Sa longueur transversale est légèrement supérieure à la largeur utile de l'onduleuse, c'est-à-dire de la machine de production de carton ondulé, et sa largeur est de 2 m environ. Pour éviter sa déformation, cette table est renforcée intérieurement par des nervures et entretoises qui forment également des chicanes améliorant l'échange thermique entre la vapeur et le caisson. La surface supérieure de cette table est rigoureusement plane pour éviter l'accumulation d'impuretés qui pourraient rayer la surface de la couverture extérieure. Les dimensions de l'unique table chauffante rendent son usinage et montage possible. Le caisson soufflant supérieur 150 a pour fonction d'éjecter de l'air vers le bas, c'est-à-dire sur la face supérieure de la couche "simple-face" 20 pour plaquer le carton ondulé 10, en formation, de manière uniforme contre la table chauffante 250.
Comme illustré sur la figure 1, la section de chauffage comprend une série de buses supérieures 120 identiques, transversales, c'est-à-dire s'étendant perpendiculairement à la direction de passage des couches 20, 30 et au moins sur toute la largeur utile de l'onduleuse, parallèles entre elles et disposées les unes à la suite des autres dans ladite direction de passage. De préférence, la section de chauffage comprend aussi une série de buses inférieures 220 qui sont symétriques et respectivement en correspondance avec les buses supérieures 120. Toutes ces buses 120, 220 ont une forme générale parallélépipédique oblique, c'est-à-dire, si l'on considère les buses supérieures 120, qu'elles sont plus hautes du côté latéral par lequel arrive l'air. La base inférieure de ces buses supérieures 120 a également une forme tronconique orientée vers le bas, ce qui, à cause de la diminution de la section d'écoulement d'air qui en résulte, augmente légèrement la vitesse de l'air sortant. Les buses supérieures 120 sont contenues dans un caisson supérieur aspirant 130 alors que les buses inférieures 220 sont contenues dans un caisson inférieur 230.
Comme on peut mieux le comprendre sur la figure 2, l'air chaud et sec arrive d'un conduit 50 pour être distribué par une série de tuyaux d'alimentation inférieurs 52 dans les buses correspondantes inférieures 220 et par une série de tuyaux d'alimentation supérieurs 54 dans les buses supérieures 120. Cet air chaud est donc projeté par le haut contre la face supérieure de la couche "simple-face" 20 et par le bas contre la face inférieure de la couche de couverture 30, avant d'être aspiré respectivement vers le haut par le caisson supérieur 130 et vers le bas par le caisson inférieur 230. Ces deux caissons 130, 230 sont reliés, par des conduits 62, respectivement 64, à une sortie 60 en direction d'une unique pompe non représentée, créant une dépression suffisante dans ces caissons.
En référence à la figure 1, on notera que le caisson supérieur 130 se prolonge vers la droite, c'est-à-dire vers l'aval, au-delà de la série de buses supérieures 120, ce prolongement constituant en fait la partie supérieure de la troisième section dite "d'entraînement et de refroidissement". De manière similaire, le caisson inférieur 230 se prolonge également vers la droite au-delà de la suite de buses inférieures 220. L'intérieur de ces parties droites de caissons 130, 230 étant également en dépression causée par la pompe aspirante de sortie, un courant d'air frais passe, par l'interstice horizontal laissé au niveau du carton 10, entre ces deux caissons et s'échappe par le conduit 60.
Toujours en référence à la figure 1, l'entraînement des bandes 20, 30, et donc du carton ondulé 10 en formation, est obtenu par l'intermédiaire d'un tapis supérieur 100 et d'un tapis inférieur 200 mobiles en synchronisme et sans fin.
En considérant comme point de départ un tambour d'entrée 106 situé en amont du caisson soufflant 150, le tapis supérieur 100 passe d'abord entre ce caisson soufflant 150 et la table chauffante 250, puis dans la seconde section dite "de séchage" sous les buses supérieures 120 et également sous des premiers rouleaux de pression 115 situés chacun entre deux buses supérieures 120 consécutives et parallèlement à celles-ci. Le tapis supérieur 100 continue ensuite dans la troisième section dite "d'entraînement et de refroidissement" sous une série d'autres rouleaux de pression 110 parallèles entre eux et juxtaposés les uns à la suite des autres dans le sens de passage du carton 10 en formation. Tous ces rouleaux 110, 115 sont transversaux au passage du carton ondulé 10. A la sortie de la troisième section, le tapis supérieur 100 tourne vers le haut autour d'un tambour 105 pour être repris par une première paire supérieure de rouleaux 107a de mise sous tension et revenir, soutenu par une seconde paire supérieure de rouleaux 107b située sensiblement au milieu du dispositif et par un rouleau de guidage supérieur 108 situé sensiblement au-dessus du caisson soufflant 150, vers le tambour d'entrée 106.
Le tapis inférieur 200 quitte un tambour d'entrée 206 situé en aval de la table chauffante 250 et pénètre directement dans la seconde section. Là, le tapis 200 passe par dessus les buses inférieures 220 et également par dessus les rouleaux d'appui 215 transversaux, parallèles entre eux et intercalés chacun entre deux buses inférieures 220 consécutives. Ce tapis 200 continue alors dans la troisième section dite "d'entraînement et de refroidissement" par dessus une série de rouleaux d'appui 210 faisant face à la série de rouleaux de pression 110 décrits précédemment. A la sortie du dispositif d'assemblage, le tapis inférieur 200 tourne vers le bas autour d'un tambour d'entraînement inférieur 205 pour être repris par une paire inférieure de rouleaux de mise sous tension 207, avant d'être dirigé d'abord vers l'arrière sur un rouleau de guidage inférieur 208, puis de retourner sur le rouleau d'entrée 206.
Lors de la production, la couche "simple-face" 20 et la couche "couverture" 30 qui arrivent d'une station précédente dite "colleuse double-face", pénètrent dans la première section où le caisson soufflant 150 applique la couche 20 contre la couche 30 et celle-là contre la table chauffante 250 provoquant l'éclatement et la prise de la colle.
Le carton ondulé 10 ainsi constitué, mais encore humide, est pris en sandwich à l'entrée de la seconde station entre le tapis supérieur 100, qui est appuyé vers le bas par les rouleaux de pression 115 puis 110, et le tapis inférieur 200 maintenu en place par les rouleaux d'appui 215 et 210 successivement. Compte tenu que les seules forces de friction à vaincre sont celles générées dans la première section de chauffage, la longueur utile d'entraînement qui correspond d'ailleurs à la longueur de la face supérieure du tapis inférieur 200, peut être réduite à des dimensions de loin inférieures à celles en cours jusqu'à ce jour.
Du fait que les tapis 100, 200 sont formés de mailles, l'air éjecté des buses y passe aisément au travers. Cet air, une fois surchargé d'humidité, est immédiatement repris par le caisson aspirant 130, respectivement 230. Il est à noter que la section utile d'aspiration au niveau du carton ondulé 10 est constituée par les espaces entre les buses moins la section apparente des rouleaux 115 ou 215 qui est assez faible d'un point de vue aérodynamique.
Enfin le carton 10, qui continue de sécher tout en refroidissant dans la troisième section, est maintenu rigoureusement plan entre les deux tapis 100 et 200 guidés par les séries de rouleaux 110 et 210.
Compte tenu de la grande efficacité de séchage des buses et des caissons d'aspiration, il peut être suffisant de ne prévoir qu'une seule série de ces buses, soit supérieure, soit inférieure. On peut, également, envisager de disposer un clapet de contrôle à l'entrée de chacune de ces buses pour ne mettre, selon les besoins, qu'une partie d'entre elles en action.
De nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit ci-dessus, sans sortir du cadre de cette invention. Ainsi, par exemple, l'air chaud utilisé pour le chauffage/séchage peut être remplacé par des IR, micro-ondes, U.V., jet d'électrons, etc. Des combinaisons de tels différents systèmes sont aussi possibles. Les systèmes de chauffage permettent aussi de chauffer d'une manière différenciée dans la direction transversale de la laize pour tenir compte d'éventuelles variations transversales d'humidité se présentant sous forme de bandes orientées dans la direction de passage des diverses couches.

Claims

Dispositif d'assemblage, pour élément en bande composé de couches (20, 30) superposées et encollées, constituant une station dite "simple-face" ou "double-face" d'une machine de production de carton ondulé et dans laquelle lesdites couches (20, 30) sont de passage en continu sous forme de bande, ledit dispositif comprenant successivement dans le sens dudit passage :
- une première section dite "de chauffage" et essentiellement constituée d'une unique table chauffante (250) munie d'une surface supérieure horizontale lisse et surmontée d'un caisson soufflant (150) éjectant de l'air, de haut en bas, vers la table;

- une deuxième section dite "de séchage et de traction" comprenant une série de buses supérieures (120) de forme allongée et parallèles transversales, c'est-à-dire situées au-dessus et perpendiculairement au passage du carton ondulé (10) en formation à partir desdites bandes (20, 30) et sur la face supérieure duquel elles éjectent de l'air chaud, lesquelles buses supérieures (120) sont contenues dans un caisson aspirant supérieur (130);

- une troisième section dite "de refroidissement et d'entraînement" comprenant le prolongement du caisson aspirant supérieur (130) au-delà de ladite série de buses supèrieures, ledit entraînement dans la seconde et la troisième section étant réalisé par deux tapis à mailles (100, 200) communs chacun à ces deux sections, à savoir :

- d'une part, par un tapis supérieur (100) commun auxdites trois sections et passant par un tambour d'entrée (106) situé à l'amont du caisson soufflant (150), puis, dans la première section, entre le caisson soufflant (150) et la table chauffante (250) de la première section, puis, dans la seconde section, sous les buses supérieures (120) et sous une première série de rouleaux de pression (115) transversaux et intercalés chacun entre deux buses supérieures (120), puis, dans la troisième section, sous une seconde série de rouleaux de pression (110) transversaux et juxtaposés dans la direction dudit passage, puis autour d'un tambour d'entraînement supérieur (105) de manière à tourner vers le haut pour revenir, soutenu par des rouleaux supérieurs de tension (107) et de guidage (108), vers le rouleau d'entrée (106); et

- d'autre part, par un tapis inférieur (200) passant par un tambour d'entrée (206) situé en aval de la table chauffante (250), puis, dans la seconde et la troisième section, sur une première série de rouleaux d'appui (210) transversaux et juxtaposés dans la direction dudit passage, puis autour d'un tambour d'entraînement inférieur (205) de manière à tourner vers le bas pour revenir, soutenu par des rouleaux inférieurs de tension (207) et de guidage (208), vers le rouleau d'entrée (206).
Dispositif d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- la seconde section comprend une série de buses inférieures (220) de forme allongée et transversales, c'est-à-dire située au-dessous et perpendiculairement audit passage du carton ondulé (10) en formation et sur la face inférieure duquel elles éjectent de l'air chaud, lesquelles buses inférieures (220) sont contenues dans un caisson aspirant inférieur (230);

- la troisième section est complétée, dans sa partie inférieure, par un prolongement vers l'aval du caisson aspirant inférieur (230); et

- le tapis inférieur (200) passe, dans la seconde section, sur les buses inférieures (220) et sur une seconde serie de rouleaux d'appui (215) transversaux et intercalés chacun entre deux buses inférieures (220), puis sur des rouleaux d'appui (210) de ladite première série.
Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'air chaud utilisé pour le chauffage/séchage est remplacé par un rayon à IR, à micro-ondes, U.V., des jets d'électrons ou autres moyens similaires.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la table chauffante est en une seule pièce évitant l'accumulation d'impuretés entre les multiples tables usuellement montées d'une manière juxtaposée dans les colleuses double-face.