<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX RECIPIENTS ET AUX PROCEDES POUR LES
FABRIQUER.
Oette inventionest relative aux récipients destines à être fabriqués à l'aide de matières pliables telles que le papier, le métal en feuille mince et les matières analogues et aux procédés pour les fabriquer.
L'invention a pour objet, entre autres : a) un nouveau récipient ou empaquetage dans lequel des produits, et en particulier des produite hygroscopiques tels que le tabac, par exemple, peuvent être scellés et conservés pendant un temps illimité sans que l'état du produit empaqueté varie d'une façon appréciable quelles que soient les températures, pressions et conditions d'humi- dité auxquelles le paquet est soumis; b) un récipient perfectionné qui peut être établi à l'aide d'un seul
<Desc/Clms Page number 2>
flan constitué par une ou plusieurs épaisseurs de matières flexi- bles telles que le papier, le clinquant, etc...;
c) un récipient qui peut être fabriqué et scellé d'une manière effi- cace et rapide en grande quantité, pour une faible dépense, par des machines travaillant à grande vitesse, de telle manière qu'il ne puisse y pénétrer ou en sortir sensiblement aucun air ou aucune humidité ; d) un récipient perfectionné fabriqué à l'aide d'un flan imperméable comprenant des feuilles superposées de papier et de clinquant et dans lequel des surfaces adjacentes du flan plié sont fixées' entre elles pour constituer des joints imperméables; e) un procédé perfectionné pour plier un flan et, en même temps, sceller les surfaces en contact de ce flan par chauffage et pres- sion de façon à constituer un paquet ou empaquetage qui est senai- blement imperméable à l'air et à l'humidité;
et f) un procédé perfectionné permettant de constituer et sceller ou fermer hermétiquement un récipient non rigide sans exercer sur lui des pressions qui tendraient à écraser ce récipient et son contenu.
Les buts ci-dessus et d'autres et les caractéristiques de l'invention seront mis en évidence au cours de la description qui en sera donnée ci-après en se référant aux dessins annexés, étant bien entendu toutefois que ces dessins ont uniquement pour but de faire comprendre l'invention et ne doivent pas être considérés com- me limitant celle-ci en aucune façon.
Sur ces dessins :
Fig.l montre un flan à plusieurs épaisseurs qui peut être utilisé pour établir une forme de boîte ou empaquetage suivant l'invention, un coin d'une des épaisseurs de ce flan étant relevé.
Fig.2 est une perspective isométrique montrant le corps fait à l'aide de ce flan par la première opération de pliage et de scel- lage.
Fig. 3 est un détail en coupe à plus grande échelle par la ligne 3-3 de la fig.2, excepté que le joint est représenté près de l'angle du corps.
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 4 est une perspective isométrique montrant la boite dont la paroi inférieure a été pliée et scellée.
Fig.6 est une perspective isométrique partiellement coupée et représente un type de joint d'extrémité susceptible d'être utilisé.
Fig.6 est une perspective isométrique montrant un fragment de boîte dont une des extrémités a été scellée conformément à la présen- te invention.
Fig.7 est une vue perspective isométrique montrant la façon de plier les pattes constituées pendant l'opération de scellage des extrémités.
Fig.8 est une perspective isométrique d'une boîte terminée.
Fig. 9 est une perspective isométrique avec coupe et arrache- ment partiels, montrant un dispositif susceptible d'être utilisé pour plier et sceller le flan de façon à constituer le corps tubulaire de la fig.2.
Fig.10 est une perspective isométrique représentant un dispo- sitif qui peut être utilisé pour supporter le corps et pour plier et sceller une de ses extrémités.
Fig.ll représente les éléments de la fig.10 dans la position de soellage.
Figs.12 et 13 représentent un dispositif permettant de plier les parties extrêmes de la boite après l'opération de scellage.
Fig.14 est une vue perspective isométrique représentant un dispositif servant à supporter la boîte et son contenu pendant les opérations de scellage et de pliage de la seconde extrémité.
Fig.lS est une coupe à plus grande échelle par la ligne 15-15 de la fig.7.
Sur les dessins annexés, on a représenté à titre d'exemple l'application de l'invention à un empaquetage ou boîte convenant pour l'empaquetage de cigarettes, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à des empaquetages des dimensions et de la forme représentées et qu'elle n'est pas limitée à son application à l'empa- quetage de cigarettes ou de tabac. Une boite ou récipient établi suivant l'invention peut être utilisé pour l'un quelconque d'une
<Desc/Clms Page number 4>
grande variété de produits et est établi de façon à empêcher les produits y empaquetés d'absorber l'humidité de l'atmosphère et de céder de l'humidité ou d'autres éléments volatils soit à l'atmosphè- re, soit aux matières dont est faite la boîte elle-même.
La boîte peut être faite d'un seul flan composé d'une ou plusieurs épais- seurs de matière dont certaines surfaces peuvent être traitées, dans un but qui sera mis en évidence au cours de ce qui suit, par des colles ou laques, ces dernières pouvant avoir des propriétés de col- lage latentes, rendues réelles par l'action d'un solvant ou (et) de la chaleur.
Pour établir une forme de boîte suivant l'invention, on peut utiliser un flan rectangulaire tel que celui de la fig.l, ce flan comprenant, dans l'exemple représenté, une ou plusieurs couches 16 d'une matière fibreuse telle que,le papier, revêtue d'une ou plu- sieurs couches 16 d'une matière non poreuse et non hygroscopique, telle qu'une pellicule d'étain ou d'aluminium. La feuille de papier constitue le support de la pellicule métallique et, en raison de sa plus grande ténacité ou résistance à la traction, renforce et pro- tège la pellicule moins tenace. Les lignes suivant lesquelles le flan 15, 16 est plié pour constituer une boîte terminée sont indi- quées par les lignes de traits mixtes A à F inclus. Si on le désire, on peut entailler ou affaiblir le flan suivant ces lignes pour faci- liter le pliage.
Les épaisseurs 15 et 16 peuvent être fixées l'une à l'autre par toute colle convenable mais, de préférence, par une colle ayant des propriétés élastiques ou flexibles, comme c'est le cas des col- les à base de gutta-percha, de caoutchouc ou de substances conte- nant du latex, activées par un solvant, ou les colles à base de résines diphényliques chlorées, par exemple, activées par la cha- leur, ce qui assure que lesdites épaisseurs seront maintenues en contact intime lorsque le flan sera plié sous forme d'une boite. La colle peut être appliquée sur l'une quelconque ou chacune des sur- faces de contact des couches 15 et 16.
<Desc/Clms Page number 5>
De préférence, la pellicule 16 constitue la surface intérieure de la boite, étant donné que cette pellicule est imperméable et non hygroscopique et que, par suite, elle n'absorbe pas d'humidité ou d'autres éléments volatils du contenu de la boîte et qu'elle ne cons- titue pas non plus à l'endroit des joints un chemin ou une mèche pour le passage de l'air et de l'humidité entre ledit contenu et l'atmosphère.
Pour joindre les parties à recouvrement du flan 15, 16 lorsqu'on plie celui-ci sous forme d'une boite et sceller leurs extrémités d'une manière imperméable, il est préférable que la sur- faoe extérieure ou exposée de la pellicule métallique 16 soit préala- blement revêtue, le long des bords supérieurs et inférieurs et d'une des extrémités de cette pellicule, de minces couches sèches 17 et 18, respectivement, d'une colle thermoplastique qui est destinée à être activée par un solvant ou par la chaleur mais, dans le cas de ce dernier moyen, seulement à des températures de beaucoup supérieures à celles auxquelles le récipient est ordinairement appelé à être soumis.
Il convient que cette colle ne soit pas hygrosoopique et qu'elle soit constituée de façon à adhérer aisément à la pellicule et constitue un bon liant, que ce soit dans un joint entre du métal et du papier ou dans un joint entre deux surfaces métalliques. Une colle ayant donné de\.bons résultats est la laque d'acétate Dupont N T0-3. Cette laque particulière est une laque limpide qui devient plastique ou collante au voisinage de 1770 C ou au-dessus, qui est neutre à l'état sec, qui est soluble dans l'alcool et l'acétone et qui peut être appliquée facilement sur la pellicule sous forme d'une mince couche sèche par un procédé d'enduisage à l'aide de rouleaux.
Etant donné l'épaisseur des matières employées par rapport aux dimensions totales de la boîte, on n'a montré la structure feuilletée des parois de la boîte, dans le mode de réalisation re- présenté, que dans les figs.l, 3 et 5. Une paroi à simple épaisseur a été représentée dans toutes les autres'figures dans un but de clarté.
Pour convertir le flan 15, 16 en une boite-ou empaquetage imperméable pendant qu'on enveloppe une certaine quantité de ciga- rettes ou autres produits dans ce récipient conformément au procédé
<Desc/Clms Page number 6>
suivant l'invention, on enveloppe d'abord le flan autour d'un tube creux formant gabarit 19 (fig. 9) possédant les dimensions et la for- me désirées, la feuille non hygroscopique 16 étant placée près de cE tube. Ce dernier est de préférence fait de métal en feuille, dont l'épaisseur a été exagérée sur la fig.9, dans un but de clarté, et est monté sur (ou fixé à) un mandrin convenable 21, qui peut lui- même être supporté par une tourelle rotative (non représentée) en vue de permettre au tube-gabarit d'être déplacé, par la rotation de la tourelle, d'une station à une autre.
Dans le mode de réalisation représenté, le flan 15, 16 ne passe qu'une seule fois autour du tube 19, ses extrémités étant disposées à recouvrement, en 20, de sorte que la bande thermoplas- tique 18 entre en contact avec la surface exposée de la feuille de papier 15 à l'extrémité opposéedu flan. Il est bien entendu toute- fois qu'on pourrait utiliser plusieurs flans analogues au flan 16, 16 pour constituer le corps 22 (fig.2) ou qu'on pourrait envelopper un flan unique mais plus long de plusieurs tours autour du tube- gabarit si l'on désirait un corps à plusieurs épaisseurs plus épais.
Il est préférable de plier le flan 16, 16 suivant les lignes F de façon que les angles du corps 22 soient situés suivant ces lignes et que le recouvrement 20 soit situé approximativement au milieu d'un des côtés du corps. Toutefois, ce recouvrement pourrait être situé en tout autre point désiré de la périphérie du corps, par exemple près d'un des angles de ce corps, comme cela est représenté sur la fig.3. Un fer de scellage allongé 23, qui peut être chauffé et maintenu à une température désirée pa,r tout moyen convenable, tel qu'un élément de chauffage électrique 24 combiné avec un thermostat, est alors appliqué et pressé contre le joint 20.
La chaleur du fer 23 et la pression exercée sur le joint par ce fer ont pour effet d'activer la couche de laque 18 entre les extrémités à recouvrement du flan 15, 16 , de presser cette couche dans les interstices des surfaces de contact et, de cette façon, de souder sensiblement les surfaces l'une à l'autre. La pression exercée par le fer 23 est de préférence suffisante pour comprimer l'élément papier du flan, comme
<Desc/Clms Page number 7>
indiqué par le pointillé dense en 25, de façon à constituer un joint à biseaux et à obliger l'extrémité de la pellicule métallique 16 située à l'intérieur du corps 22 à entrer en contact avec une partie intermédiaire de cette pellicule, par exemple en 26, pour munir ainsi ledit corps d'une surface intérieure continue faite de la pellicule imperméable non hygroscopique.
La compression de la feuille de papier 15 aux points 25 diminue aussi notablement son pouvoir d'absorption et, par conséquent, empêche l'humidité de pénétrer dans le récipient ou d'en sortir par cette partie du joint.
Le corps 22 est ensuite amené à une autre station et avancé sur le tube 19 de façon qu'une partie marginale constituant la zone comprise entre la ligne A et le bord B (fig. 4) et une partie de ban- de périphérique définie par les lignes A et C et de largeur égale à la moitié de la largeur des parois 22a du corps dépassent l'extrémi- té extérieure dudit tube. Avec le corps 22 dans cette position, on fait mouvoir deux outils de support 27, 27 (fig.10) jusqu'au contact des côtés 22a dudit corps, le plan des surfaces extérieures de ces outils coïncidant avec la ligne de pliage 0 et avec le bord extéri- eur du tube 19.
Deux tas de chauffage et de pression 28, 28, qui sont munis de barres chauffantes électriques 29, convergent à angle droit par rapport à la direction du mouvement des outils 27, comme indiqué par les flèches (fig.10), et entrent en contact avec la partie débordante 0-B des côtés 22b du corps 22.
Dans la continuation du mouvement des tas 28 à partir des positions représentées sur la fig.10, ces tas agissent de façon à plier les parties de bande A-0 des parois latérales 22b vers l'inté- rieur et en travers de l'orifice du tube i9 pour constituer ainsi une paroi extrême en deux parties 30, 30 (fig.6). pendant cette opération de pliage,, les parois 22a sont pliées vers l'extérieur suivant les lignes de pliage 0, et les parties marginales A-B de ces parois sont pliées suivant les lignes D, alors que les parties de. bande A-C des parois 20a sont pliées suivant les lignes E.
Par sui- te, lorsque les tas 28 atteignent les positions représentées sur la fig.ll, les parties de bande A-C des parois 22a ont été pliées sous
<Desc/Clms Page number 8>
forme de pattes triangulaires à plusieurs épaisseurs 31, 31 (fig.6) qui font saillie vers l'extérieur à angle droit par rapport aux dits côtés, et les moitiés opposées de la surface périphérique inté- rieure de la partie marginale entière A-B du corps, laquelle surfa- ce est revêtue de laque thermoplastique 17, sont pressées l'une contre l'autre pour constituer une patte plate à plusieurs épais- seurs 32 qui s'étend en travers et au milieu de l'extrémité du corps 22 à partir des sommets extrêmes des oreilles ou pattes triangulai- res 31 faisant saillie vers l'extérieur.
La pression exercée sur la patte 32 par les tas 28 et la cha- leur ainsi fournie à cette patte ont pour effet d'activer les cou- ches de colle thermoplastique 17 intercalées entre les surfaces de pellicule en contact de cette patte, de souder de cette façon ces surfaces l'une à l'autre sur une distance assez grande dans la direction longitudinale du corps 22 et, par suite, de sceller d'une manière imperméable une des extrémités de ce corps. Comme les tas 28 n'exercent sur les parois latérales centrales ou le contenu du corps aucune pression qui pourrait avoir tendance à les écraser ou les comprimer pendant la formation du joint scellé entre les surfa- ces métalliques de la patte 32, une pression importante peut être exercée pour assurer la formation d'un joint imperméable sans nuite en aucune façon audit corps ou à son contenu.
En outre, lorsque des pressions élevées sont appliquées, la chaleur nécessaire pour cons- tituer un joint satisfaisant du genre ci-dessus est moindre et la vitesse avec laquelle le récipient peut être établi est augmentée dans une mesure correspondante. Le joint ainsi constitué entre deux surfaces métalliques, et qui comprend la couche thermoplasti- que non hygroscopique 17, constitue une fermeture d'extrémité her- métique qui empêche l'humidité ou l'air de s'échapper du récipient ou d'y pénétrer.
On a trouvé qu'il n'est pas possible d'obtenir le même résultat avec un joint entre deux surfaces de papier ordi- naire non traité, étant donné que le papier est hygroscopique et poreux et forme entre le contenu du récipient et l'atmosphère un chemin permettant le passage de l'humidité et de l'air, le papier se comportant à la façon d'une mèche pour conduire l'humidité.
<Desc/Clms Page number 9>
Pour contribuer à assurer le caractère imperméable du joint entre les surfaces en contact de, la patte 32 et éviter tout risque de défaut d'étanchéité par un glissement ou un mouvement relatif des- dites surfaces lorsqu'on plie la patte de la manière qu'on'décrira plus loin, cette patte peut être affaiblie suivant une ou plusieurs lignes latérales 33, 33 (fig.6). Cet affaiblissement peut être effec- tué en même temps que la formation de la patte 32 en munissant la face de travail d'un des tas 28 de nervures convenables et la face de l'autre tas de rainures occupant des positions telles qu'elles coopè- rent avec les nervures.
Pour terminer la formation de l'extrémité du paquet ou boîte, les pattes 31 et 32 sont pliées d'une manière perfectionnée de façon à renforcer l'extrémité du paquet et lui donner un aspect net et plai- sant. A cet effet, le corps 22 est amené à une autre station, pendant qu'il est supporté sur le tube 19, et les bandes 34, 34 adjacentes aux extrémités de la patte 32 sont revêtues d'une colle destinée à être activée par la chaleur ou (et) par un solvant. Les bandes 34 peuvent être constituées sur le flan pendant l'opération d'impression des vignettes ou motifs de l'étiquette ou, si on le désire, pendant la conversion du flan en paquet.
Un fer plieur 35 (fig.12), de lar- geur sensiblement égale à celle des parois 22b, est déplacé transver- salement à l'extrémité de la boite dans un plan parallèle à la paroi extrême 30, de façon à plier la patte 32 suivant la ligne de pliage A, de sorte que la partie centrale de cette patte entre en contact avec ladite paroi extrême (fig.15). Après cette opération, les pat- tes 31 et les extrémités débordantes de la patte 32 sont pliées de 90 (fig. 7) et ainsi amenées dans le plan des côtés 22b par deux fers plieurs 36, 36 (fig.12) se mouvant dans un plan parallèle à ces côtés.
Après que les organes plieurs 35 et 36 ont été retirés, les pattes 31 sont pliées vers l'intérieur d'un nouvel angle de 90 (fig.8) par deux plaques plieuses 37 (fig.13) qui convergent et dont une des surfaces est parallèle au plan de la paroi extrême 30. Les bandes de colle 34 sont ainsi amenées à entrer en contact et à adhé- rer avec la partie centrale de la patte 32 pour maintenir les pattes 31 et 32 dans la position pliée. La partie centrale de la patte 32
<Desc/Clms Page number 10>
peut aussi être collée à la paroi extrême 30 si on le désire, mais ceci n'est pas essentiel.
Une des extrémités de la boite étant ainsi constituée et scellée, on remplit cette boîte de cigarettes 38 ou de l'un quel- conque de divers autres types de produits par l'extrémité ouverte ou opposée de la boite. De préférence, les cigarettes ou autres produits sont introduits dans le tube 19, qui est rigide, et la boite partiellement fermée est ensuite amenée à l'écart de ce tube par une pression exercée par l'intermédiaire des cigarettes, etc.. contre l'extrémité fermée de la boite, d'une manière bien connue de l'homme du métier.
Le paquet rempli est trenaféré à. un mandrin de support extérieur 39 (fig.14) qui peut être établi en deux pièces servant à enserrer fermement le paquet avec la partie marginale A-B et la portion de bande A-C de l'extrémité ouverte du corps en sail- lie au-delà du bord externe duandrin. Ces deux parties sont alors pliées et scellées de la même manière et par les mêmes moyens que ceux précédemment décrits pour l'extrémité opposée du paquet. Il va de soi que la boîte -pourrait être remplie après qu'elle a été enle- vée du tube 19 et soit avant, soit après qu'elle a été enserrée par les mâchoires du mandrin 39. Si on le désire, on peut assujet- tir une bande ou cachet gommé 40 (fig.8) en travers de l'extrémité du paquet terminé.
La surface extérieure du paquet précédemment décrit peut être munie de toute matière imprimée désirée et peut être revêtue d'une mince couche sèche de laque très brillante pour améliorer l'aspect de cette surface et la rendre propre à repousser l'humidité. La matière imprimée et la couche de laque brillante, si cette couche est utilisée, sont de préférence appliquées sur la surface exposée de l'épaisseur 15 du flan 15, 16 avant la formation de la boite.
Il est bien entendu que la pellicule métallique peut être remplacée par d'autres couches imperméables. Par exemple, l'épais- seur intérieure ou non hygroscopique du récipient précédemment décrit peut être constituée par une feuille mince de la matière dite "vinylite" ou par une mince couche sèche d'une laque convena-
<Desc/Clms Page number 11>
ble.
Toutefois, dans l'état actuel de l'industrie, les laques ne sont pas commercialement satisfaisantes et, par suite, ne peuvent pas être considérées comme étant l'équivalent de la pellicule métallique. on voit que l'invention offre un récipient perfectionné et un procédé perfectionné pour établir ce récipient à l'aide d'un ou plu- sieurs flans comportant une ou plusieurs couches de matière fibreuse revêtues d'une ou plusieurs couches imperméables (pellicules métal- liques, laques, etc..) les parois et joints dudit récipient étant éta- blis de façon à empêcher le passage d'air ou d'humidité à travers eux, de telle sorte que le contenu du paquet est maintenu à l'état frais de la manufacture pendant une longue période de temps, indépendamment des conditions climatériques.
Le présent procédé prévu pour plier le flan à la forme d'une boîte et sceller celle-ci permet l'application de pressions élevées pour assurer un scellage hermétique sans exer- cer de forces d'écrasement ou destructives sur la boîte ou son contenu. La boîte prévue peut être fabriquée aisément et rapidement pour une faible dépense à l'aide de machines travaillant à de grandes vitesses, et les joints de cette boîte sont robustes et durables, de sorte que le caractère imperméable du paquet n'est pas détruit par la manutention qu'entraide la vente du produit.
On n'a représenté et décrit qu'un nombre limité de modes de réalisation de l'invention, mais il est bien entendu que celle-ci ne leur est pas limitée. Par exemple, on peut monter une pellicule de métal ou d'une autre matière imperméable sur les deux faces d'une épaisseur de fibre 16 pour constituer un joint de métal contre métal en 20 ou réaliser le même résultat en établissant le joint 20 de la même façon que le joint 32 (fig.15) et en le pliant contre la paroi
22b, ce qui évite la présence d'un bord brut de,l'épaisseur en pa- pier à l'intérieur du corps 22. Si on le désire, on peut enduire de laque la surface intérieure entière de la pellicule métallique 15.
Le procédé de pliage du flan peut aussi être réalisé en formant une boite qui n'est pas imperméable, ou bien on peut plier le flan con- formément à ce procédé pour constituer une -,enveloppe destinée à ,d'autres paquets. Chaque fois que les termes "boîte" et "paquet" revendications, ou "empaquetage" sont utilisés dans la description ou les-/ ils
<Desc/Clms Page number 12>
doivent par conséquent être interprétés comme suffisamment larges pour comprendre une enveloppe destinée à contenir des produits qui sont enveloppés par des moyens autres que ladite enveloppe.
Pour faciliter l'ouverture de la boite sans déchirer la matière dont el- le est faite, les moitiés opposées de la patte 32 peuvent être laissées non scellées immédiatement près du bord B, ou bien on peut prévoir sur elles des languettes ou prolongements non scellés con- venables sur lesquels l'usager peut exercer une traction pour dé- chirer les parties scellées de la patte. Il est en outre évident que les pattes 31 et les extrémités de la patte 32 peuvent.être pliées pour entrer en contact avec les parois latérales 22a à par- tir de la position représentée sur la fig.12, si on le désire.
Les tas utilisés dans les opérations de pliage doivent être construits de façon à éviter le contact de bords vifs avec la ma- tière, comme représenté sur les dessins.
La pression et la chaleur utilisées pour former les joints sont appliquées à angle droit par rapport au corps du récipient et sans effets nuisibles sur le contenu du paquet. On remarquera que le procédé de formation du paquet est réalisé de telle manière qu' on évite un grand nombre d'épaisseurs dans les joints, ce qui as- sure l'imperméabilité. On attirera particulièrement l'attention sur le fait que, aux angles du corps proprement dit du paquet, la pellicule métallique est soumise à une compression plutôt qu'à une traction, ce qui évite la rupture de cette pellicule pendant les stades de la fabrication et la perte d'imperméabilité qui en résul- terait.
L'industrie de fabrication des cigarettes a dépensé de nom- breux millions de dollars pour l'achat des machines à empaqueter.
Lorsque la boita ou empaquetage suivant l'invention est utilisé pour des cigarettes, ces machines peuvent être modifiées pour une dépense relativement faible sans diminuer leur capacité de produc- tion des paquets. De plus, le présent empaquetage évite la nécessi- té de prévoir plusieurs feuilles de matières telles que celles qu'on utilise couramment à l'heure actuelle pour fabriquer des empaquetages du genre décrit pour les cigarettes, ce qui diminue
<Desc/Clms Page number 13>
le coût et facilite grandement l'ouverture du paquet. Par exemple, une marque de cigarettes actuellement répandue utilise d'abord un flan en papier qui est entouré par un flan fait d'une épaisse feuille de métal. Une étiquette de papier entoure complètement la feuille métallique et une couche de cellophane est alors placée autour de cette étiquette.
On est obligé de déchirer chacune des enveloppes pour pouvoir retirer les cigarettes du paquet, et les quatre feuilles séparées ne constituent pas une fermeture imperméable. Dans l'empa- quetage suivant l'invention, un seul flan à plusieurs épaisseurs qui peut être aisément ouvert maintient le contenu du paquet à l'état frais de manufacture, ce qui évite la nécessité de prévoir une enve- loppe en papier paraffiné autour du carton, comme celle dont l'emploi est actuellement si répandu à l'effet d'empêcher la perte des élé- ments volatils.
Diverses autres modifications, telles que celles relatives aux dimensions et à la forme de la boite et aux matières utilisées, peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention, ainsi qu'il est évident pour l'homme du métier.
REVENDICATIONS.
<Desc / Clms Page number 1>
CONTAINERS AND PROCESSES IMPROVEMENTS FOR
MANUFACTURE.
This invention relates to containers to be made from collapsible materials such as paper, foil metal and the like and to methods of making them.
The invention relates, inter alia, to: a) a new container or packaging in which products, and in particular hygroscopic products such as tobacco, for example, can be sealed and stored for an unlimited time without the condition the packaged product varies appreciably whatever the temperatures, pressures and humidity conditions to which the pack is subjected; b) an improved container that can be established using a single
<Desc / Clms Page number 2>
blank consisting of one or more thicknesses of flexible materials such as paper, foil, etc ...;
(c) a container which can be manufactured and sealed efficiently and rapidly in large quantities, at low expense, by machines operating at high speed, in such a way that it cannot enter or leave substantially no air or humidity; d) an improved container made from an impermeable blank comprising overlapping sheets of paper and foil and in which adjacent surfaces of the folded blank are secured to each other to provide impermeable joints; e) an improved process for folding a blank and at the same time sealing the contacting surfaces of that blank by heating and pressure so as to form a bundle or wrapper which is substantially impermeable to air and water. 'humidity;
and f) an improved process for constituting and sealing or hermetically sealing a non-rigid container without exerting pressure on it which would tend to crush that container and its contents.
The above and other objects and the characteristics of the invention will become apparent during the description which will be given hereinafter with reference to the appended drawings, it being understood, however, that these drawings are intended only convey the invention and should not be construed as limiting it in any way.
On these drawings:
Fig. 1 shows a multi-ply blank which can be used to establish a box or package shape according to the invention, a corner of one of the plies of this blank being raised.
Fig.2 is an isometric perspective showing the body made using this blank by the first folding and sealing operation.
Fig. 3 is a sectional detail on a larger scale taken through line 3-3 of fig. 2, except that the joint is shown near the angle of the body.
<Desc / Clms Page number 3>
Fig. 4 is an isometric perspective showing the box the bottom wall of which has been folded and sealed.
Fig.6 is a partially cut away isometric perspective and shows one type of end seal that may be used.
Fig. 6 is an isometric perspective showing a box fragment with one end sealed in accordance with the present invention.
Fig.7 is an isometric perspective view showing how to bend the legs formed during the end sealing operation.
Fig. 8 is an isometric perspective of a completed box.
Fig. 9 is an isometric perspective with partial cut and tear, showing a device which can be used to fold and seal the blank so as to constitute the tubular body of FIG.
Fig. 10 is an isometric perspective showing a device which can be used to support the body and to bend and seal one end thereof.
Fig.ll shows the elements of fig.10 in the soellage position.
Figs.12 and 13 show a device for folding the end parts of the box after the sealing operation.
Fig. 14 is an isometric perspective view showing a device for supporting the box and its contents during the sealing and folding operations of the second end.
Fig.lS is a section on a larger scale through line 15-15 of Fig.7.
In the accompanying drawings, there is shown by way of example the application of the invention to a packaging or box suitable for the packaging of cigarettes, but it is understood that the invention is not limited to packaging. of the dimensions and shape shown and not limited to its application to the packaging of cigarettes or tobacco. A box or container made according to the invention can be used for any of a
<Desc / Clms Page number 4>
variety of products and is established in such a way as to prevent the products packaged therein from absorbing moisture from the atmosphere and from releasing moisture or other volatile elements either to the atmosphere or to the materials of which is made the box itself.
The box can be made of a single blank composed of one or more thicknesses of material, certain surfaces of which can be treated, for a purpose which will be demonstrated in the course of what follows, by glues or lacquers, these the latter may have latent bonding properties, made real by the action of a solvent or (and) heat.
To establish a box shape according to the invention, one can use a rectangular blank such as that of fig.l, this blank comprising, in the example shown, one or more layers 16 of a fibrous material such as paper, coated with one or more layers 16 of a non-porous and non-hygroscopic material, such as tin or aluminum foil. The sheet of paper forms the backing for the metallic film and, due to its greater toughness or tensile strength, strengthens and protects the less tenacious film. The lines along which the blank 15, 16 is folded to form a finished box are indicated by the dashed lines A through F inclusive. If desired, the blank can be scored or weakened along these lines to facilitate folding.
The thicknesses 15 and 16 can be fixed to each other by any suitable adhesive, but preferably by an adhesive having elastic or flexible properties, as is the case with gutta-percha-based adhesives. , of rubber or substances containing latex, activated by a solvent, or glues based on chlorinated diphenyl resins, for example, activated by heat, which ensures that said layers will be kept in intimate contact when the blank will be folded into a box. The glue can be applied to any or all of the contact surfaces of layers 15 and 16.
<Desc / Clms Page number 5>
Preferably, the film 16 constitutes the interior surface of the box, since this film is impermeable and non-hygroscopic and therefore does not absorb moisture or other volatile elements from the contents of the box and nor does it constitute at the location of the joints a path or a wick for the passage of air and humidity between said contents and the atmosphere.
In order to join the overlapping portions of the blank 15, 16 when folding the blank into a box and sealing their ends in an impermeable manner, it is preferable that the outer or exposed surface of the metal film 16 or previously coated, along the upper and lower edges and one of the ends of this film, with thin dry layers 17 and 18, respectively, with a thermoplastic adhesive which is intended to be activated by a solvent or by the heat but, in the case of the latter means, only at temperatures much higher than those to which the receptacle is ordinarily called to be subjected.
This adhesive should not be hygrosoopic and should be formed so as to easily adhere to the film and constitute a good binder, whether in a joint between metal and paper or in a joint between two metal surfaces. One glue which has given good results is Dupont N T0-3 acetate lacquer. This particular lacquer is a clear lacquer which becomes plastic or tacky at around 1770 C or above, which is neutral in the dry state, which is soluble in alcohol and acetone and which can be applied easily to the surface. film in the form of a thin layer dried by a coating process using rollers.
In view of the thickness of the materials employed in relation to the total dimensions of the box, the laminated structure of the walls of the box was only shown in the embodiment shown in Figs. 1, 3 and 5. A single ply wall has been shown in all other figures for the sake of clarity.
To convert blank 15, 16 into an impermeable box or package while wrapping a quantity of cigarettes or other products in this container according to the method
<Desc / Clms Page number 6>
according to the invention, the blank is first wrapped around a hollow tube forming a template 19 (FIG. 9) having the desired dimensions and shape, the non-hygroscopic sheet 16 being placed close to this tube. The latter is preferably made of sheet metal, the thickness of which has been exaggerated in Fig. 9, for the sake of clarity, and is mounted on (or attached to) a suitable mandrel 21, which may itself be supported by a rotating turret (not shown) to allow the jig tube to be moved, by the rotation of the turret, from one station to another.
In the embodiment shown, the blank 15, 16 passes only once around the tube 19, its ends being disposed overlapping, at 20, so that the thermoplastic strip 18 comes into contact with the exposed surface. of the sheet of paper 15 at the opposite end of the blank. It is of course understood however that one could use several blanks similar to the blank 16, 16 to constitute the body 22 (fig. 2) or that one could wrap a single blank but longer by several turns around the jig tube. if you wanted a thicker multi-layered body.
It is preferable to fold blank 16, 16 along lines F so that the corners of body 22 lie along these lines and overlap 20 is located approximately in the middle of one side of the body. However, this overlap could be located at any other desired point on the periphery of the body, for example near one of the corners of this body, as shown in fig.3. An elongated sealing iron 23, which can be heated and maintained at a desired temperature by any suitable means, such as an electric heater 24 combined with a thermostat, is then applied and pressed against the gasket 20.
The heat of the iron 23 and the pressure exerted on the gasket by this iron have the effect of activating the layer of lacquer 18 between the overlapping ends of the blank 15, 16, of pressing this layer into the interstices of the contact surfaces and, in this way, to substantially weld the surfaces to each other. The pressure exerted by the iron 23 is preferably sufficient to compress the paper element of the blank, as
<Desc / Clms Page number 7>
indicated by the dense dotted line at 25, so as to form a bevelled joint and to force the end of the metal film 16 located inside the body 22 to come into contact with an intermediate part of this film, for example by 26, thereby to provide said body with a continuous interior surface made of the non-hygroscopic impermeable film.
The compression of the sheet of paper 15 at the points 25 also significantly decreases its absorbent power and, therefore, prevents moisture from entering or leaving the container through this part of the seal.
The body 22 is then brought to another station and advanced over the tube 19 so that a marginal part constituting the zone between the line A and the edge B (fig. 4) and a peripheral band part defined by the lines A and C and of width equal to half the width of the walls 22a of the body extend beyond the outer end of said tube. With the body 22 in this position, two support tools 27, 27 (fig. 10) are made to move until they come into contact with the sides 22a of said body, the plane of the outer surfaces of these tools coinciding with the fold line 0 and with the outer edge of the tube 19.
Two heating and pressure heaps 28, 28, which are fitted with electric heating bars 29, converge at right angles to the direction of movement of the tools 27, as indicated by the arrows (fig. 10), and make contact with the protruding part 0-B from the sides 22b of the body 22.
Continuing the movement of the piles 28 from the positions shown in Fig. 10, these piles act to bend the strip portions A-0 of the side walls 22b inward and across the orifice. of the tube i9 to thus constitute an end wall in two parts 30, 30 (fig.6). during this folding operation, the walls 22a are folded outwards along the fold lines 0, and the marginal parts A-B of these walls are folded along the lines D, while the parts of. strip A-C of the walls 20a are folded along lines E.
As a result, when the piles 28 reach the positions shown in Fig. 11, the strip portions A-C of the walls 22a have been folded under.
<Desc / Clms Page number 8>
form of triangular legs of several thicknesses 31, 31 (fig. 6) which protrude outward at right angles to said sides, and the opposite halves of the inner peripheral surface of the entire marginal part AB of the body , which surface is coated with thermoplastic lacquer 17, are pressed together to form a multi-ply flat tab 32 which extends across and down the middle of the end of body 22 from extreme tops of triangular ears or legs 31 projecting outwardly.
The pressure exerted on the tab 32 by the piles 28 and the heat thus supplied to this tab have the effect of activating the layers of thermoplastic adhesive 17 interposed between the film surfaces in contact with this tab, to weld in this way these surfaces to each other over a sufficiently large distance in the longitudinal direction of body 22 and, therefore, to seal in an impermeable manner one of the ends of this body. Since the piles 28 do not exert any pressure on the central side walls or the contents of the body which could tend to crush or compress them during the formation of the seal between the metal surfaces of the tab 32, a great pressure can be exerted to ensure the formation of an impermeable seal without harming in any way said body or its contents.
Further, when high pressures are applied, the heat required to form a satisfactory seal of the above kind is less and the speed with which the container can be established is increased to a corresponding extent. The seal thus formed between two metal surfaces, and which comprises the non-hygroscopic thermoplastic layer 17, constitutes a hermetic end closure which prevents moisture or air from escaping or entering the container. .
It has been found that it is not possible to obtain the same result with a joint between two surfaces of ordinary untreated paper, since the paper is hygroscopic and porous and forms between the contents of the container and the. atmosphere a path allowing the passage of humidity and air, the paper behaving like a wick to conduct humidity.
<Desc / Clms Page number 9>
To help ensure the impermeability of the seal between the contacting surfaces of the tab 32 and to avoid any risk of leakage by sliding or relative movement of said surfaces when the tab is bent in the manner that we will describe later, this leg can be weakened along one or more lateral lines 33, 33 (fig.6). This weakening can be effected at the same time as the formation of the tab 32 by providing the working face of one of the piles 28 with suitable ribs and the face of the other pile with grooves occupying positions such that they cooperate. - rent with the ribs.
To complete the formation of the end of the pack or box, the tabs 31 and 32 are bent in an improved manner so as to strengthen the end of the pack and give it a clean and pleasing appearance. For this purpose, the body 22 is brought to another station, while it is supported on the tube 19, and the bands 34, 34 adjacent to the ends of the tab 32 are coated with an adhesive intended to be activated by the heat or (and) by a solvent. The bands 34 may be formed on the blank during the printing operation of the labels or designs of the label or, if desired, during the conversion of the blank to packet.
A folding iron 35 (fig. 12), of width substantially equal to that of the walls 22b, is moved transversely at the end of the box in a plane parallel to the end wall 30, so as to bend the tab 32 along the fold line A, so that the central part of this tab comes into contact with said end wall (fig.15). After this operation, the tabs 31 and the projecting ends of the tab 32 are folded 90 (fig. 7) and thus brought into the plane of the sides 22b by two folding irons 36, 36 (fig. 12) moving in a plane parallel to these sides.
After the folding members 35 and 36 have been withdrawn, the legs 31 are bent inwards at a new angle of 90 (fig. 8) by two folding plates 37 (fig. 13) which converge and of which one of the surfaces is parallel to the plane of the end wall 30. The strips of adhesive 34 are thus brought into contact and adhere to the central part of the tab 32 to hold the tabs 31 and 32 in the folded position. The central part of the leg 32
<Desc / Clms Page number 10>
can also be glued to the end wall 30 if desired, but this is not essential.
With one end of the box thus formed and sealed, this box is filled with cigarettes 38 or any of the various other types of product through the open or opposite end of the box. Preferably, the cigarettes or other products are introduced into the tube 19, which is rigid, and the partially closed box is then brought away from this tube by pressure exerted by means of the cigarettes, etc. against the tube. 'closed end of the box, in a manner well known to those skilled in the art.
The completed package is transferred to. an outer support mandrel 39 (fig. 14) which can be established in two pieces serving to firmly grip the bundle with the marginal part AB and the band portion AC of the open end of the body protruding beyond the outer edge of the chuck. These two parts are then folded and sealed in the same way and by the same means as those previously described for the opposite end of the package. It goes without saying that the box could be filled after it has been removed from the tube 19 and either before or after it has been gripped by the jaws of the mandrel 39. If desired, it can be fixed. - pulling a strip or gummed seal 40 (fig. 8) across the end of the finished packet.
The exterior surface of the previously described packet can be provided with any desired printed material and can be coated with a thin, dry layer of high gloss lacquer to improve the appearance of that surface and make it suitable for repelling moisture. The printed material and the glossy lacquer layer, if this layer is used, are preferably applied to the exposed surface of the thickness 15 of the blank 15, 16 before the box is formed.
It is understood that the metal film can be replaced by other impermeable layers. For example, the internal or non-hygroscopic thickness of the container described above can be constituted by a thin sheet of the material called "vinylite" or by a thin dry layer of a suitable lacquer.
<Desc / Clms Page number 11>
corn.
However, in the present state of the industry, lacquers are not commercially satisfactory and therefore cannot be considered to be the equivalent of the metallic film. it can be seen that the invention provides an improved container and an improved method of establishing this container using one or more blanks comprising one or more layers of fibrous material coated with one or more impermeable layers (metal films). liquids, lacquers, etc.) the walls and gaskets of said container being so arranged as to prevent the passage of air or moisture through them, so that the contents of the package are kept fresh of manufacture for a long period of time, regardless of climatic conditions.
The present method for folding the blank into a box shape and sealing the box allows the application of high pressures to provide a hermetic seal without exerting crushing or destructive forces on the box or its contents. The provided box can be easily and quickly manufactured at low expense using machines operating at high speeds, and the seals of this box are strong and durable, so that the waterproof character of the package is not destroyed by handling that helps the sale of the product.
Only a limited number of embodiments of the invention have been shown and described, but it is understood that the latter is not limited to them. For example, a film of metal or other impervious material can be mounted on both sides of a thickness of fiber 16 to form a metal-to-metal seal at 20 or achieve the same result by establishing the seal 20 of the fiber. same way as joint 32 (fig. 15) and bending it against the wall
22b, which avoids the presence of a rough edge of the thickness of paper inside the body 22. If desired, the entire interior surface of the metal film 15 can be coated with lacquer.
The method of folding the blank can also be carried out by forming a box which is not impermeable, or the blank can be folded according to this method to form an envelope for other packages. Whenever the terms "box" and "package" claims, or "packaging" are used in the description or
<Desc / Clms Page number 12>
should therefore be interpreted as sufficiently wide to include an envelope intended to contain products which are enveloped by means other than said envelope.
To facilitate opening of the box without tearing the material of which it is made, the opposing halves of tab 32 may be left unsealed immediately near edge B, or unsealed tabs or extensions may be provided on them. suitable for which the user can apply traction to tear the sealed portions of the leg. It is further evident that the tabs 31 and the ends of the tab 32 can be bent to contact the side walls 22a from the position shown in Fig. 12, if desired.
Piles used in folding operations should be constructed so as to avoid sharp edge contact with the material, as shown in the drawings.
The pressure and heat used to form the seals are applied at right angles to the container body and without detrimental effects on the contents of the package. It will be appreciated that the process of forming the packet is carried out in such a way that a large number of thicknesses in the joints is avoided, thereby ensuring impermeability. Particular attention will be drawn to the fact that, at the corners of the actual body of the package, the metal film is subjected to compression rather than tension, which prevents breakage of this film during the stages of manufacture and the loss of impermeability that would result.
The cigarette manufacturing industry has spent many millions of dollars on the purchase of the packaging machines.
When the box or packaging according to the invention is used for cigarettes, these machines can be modified at relatively low expense without reducing their capacity to produce the packages. In addition, the present packaging obviates the need to provide multiple sheets of material such as are commonly used today to make packages of the kind described for cigarettes, thereby reducing
<Desc / Clms Page number 13>
cost and greatly facilitates opening the package. For example, a currently popular brand of cigarettes first uses a paper blank which is surrounded by a blank made of thick sheet of metal. A paper label completely surrounds the metal foil and a layer of cellophane is then placed around this label.
Each of the envelopes has to be torn in order to be able to remove the cigarettes from the pack, and the four separate sheets do not constitute a waterproof seal. In the packaging according to the invention, a single multi-ply blank which can be easily opened maintains the contents of the packet fresh from manufacture, thereby avoiding the need for a waxed paper envelope around it. cardboard, such as that which is now so widely used to prevent the loss of volatiles.
Various other modifications, such as those relating to the dimensions and the shape of the box and to the materials used, can be made without departing from the spirit of the invention, as is obvious to those skilled in the art. .
CLAIMS.