CH649684A5 - Enveloppe compactee pour produits alimentaires et procedes pour sa fabrication. - Google Patents

Description

L'invention concerne une enveloppe compactée pour produits alimentaires, l'enveloppe proprement dite étant montée sur une âme tubulaire rigide, sous une forme plissée et comprimée et formant avec elle un ensemble qui sera appelé ici enveloppe compactée.

On obtient, par rapport à ce qui était possible jsuqu'à présent, une longueur de bourrage notablement accrue présentant une structure plus stable et plus résistante et ayant pour caractéristique supplémentaire de permettre l'adaptation d'enveloppes actuellement disponibles dans le commerce dans des dimensions données, à une utilisation sur des mandrins de bourrage à plus grande section de passage.

Des enveloppes artificielles pour produits alimentaires, utilisées dans le traitement d'une grande variété de viandes et d'autres produits alimentaires, par exemple des saucisses de divers types, des roulés au fromage, des rôtis de dindonneau et autres, sont communément préparées à partir de cellulose régénérée et d'autres matières cellulosiques. Les enveloppes existent en plusieurs types différents et en plusieurs dimensions afin de convenir aux différentes catégories de produits alimentaires à préparer et elles sont disponibles sous forme renforcée ou non renforcée, les enveloppes renforcées ou fibreuses comportant une nappe fibreuse de renfort noyée dans leur paroi.

Une caractéristique commune à de nombreux produits traités, en particulier des produits à base de viande, est que le mélange d'ingrédients comestibles est introduit ou bourré dans une enveloppe sous pression et le traitement du produit alimentaire s'effectue après qu'il a été ainsi placé dans l'enveloppe. Le produit alimentaire peut également être stocké et transporté pendant qu'il est enveloppé, bien que, dans de nombreux cas et en particulier dans le cas de petites saucisses telles que les saucisses de Francfort, l'enveloppe soit retirée du produit alimentaire à la fin du traitement.

L'expression «petites enveloppes pour produits alimentaires» désigne globalement les enveloppes utilisées pour la préparation de saucisses de petites dimensions telles que les saucisses de Francfort. Ainsi que cette expression le suggère, ce type d'enveloppe pour produits alimentaires présente, à l'état bourré, un faible diamètre, le diamètre à l'état dilaté étant généralement compris entre environ 13 et environ 40 mm, et cette enveloppe est le plus généralement fournie sous forme de tubes à paroi mince non renforcée, de très grande longueur. Pour faciliter les manipulations, ces enveloppes, qui peuvent avoir de 20 à 50 m de longueur ou même plus, sont plissées et comprimées pour constituer des enveloppes plisseés de 20 à 60 cm de longueur. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2983949 et 2984574, entre autres, décrivent des machines de plissage et les produits qu'elles donnent.

L'expression «enveloppes pour produits alimentaires de grandes dimensions», désignant des enveloppes utilisées pour la préparation de produits alimentaires de dimensions relativement grandes tels que des salamis et des mortadelles, des pains de viande, des talons de jambons cuits et fumés et autres, sont produites de manière à avoir, à l'état bourré, des diamètres de 40 à 200 mm ou même plus. En général, ces enveloppes ont une paroi environ trois fois plus épaisse que celle des enveloppes de petites dimensions et elles comportent une nappe fibreuse de renfort noyée dans leur paroi, bien qu'elles puissent être préparées sans cet élément de renfort. Pendant de nombreuses années, les enveloppes tubulaires de grandes dimensions ont été fournies aux entreprises de traitement de produits alimentaires à l'état aplati, coupées à des longueurs prédéterminées de 0,6 à 2,2 mm. Cependant, plus récemment, des enveloppes de grandes dimensions, à la fois du type fibreux et du type non renforcé, ont été et sont toujours fournies sous forme d'enveloppes plissées comprenant jusqu'à environ 65 m d'enveloppes à bourrer au moyen d'appareils travaillant à grande vitesse.

Lors de la préparation et de l'utilisation d'enveloppes artificielles pour produits alimentaires, il est très important de contrôler la teneur en humidité des enveloppes. Bien que les enveloppes cellulosiques plissées du type utilisé dans l'invention doivent avoir une teneur en humidité d'au moins 13% du poids total de l'enveloppe, la teneur en humidité peut être plus élevée.

Lorsque de petites enveloppes en cellulose régénérée sont produites, il est généralement préférable que leur teneur en eau soit comprise entre 14 et 18% du poids total de l'enveloppe pour permettre l'exécution d'opérations de bourrage sans détérioration de l'enveloppe. Cette plage relativement étroite de teneur en humidité est éga- • lement importante, car des ruptures excessives d'enveloppe sont apparues en cours de bourrage à des teneurs en humidité inférieures, et de plus fortes teneurs en humidité ont pour effet de conférer une plasticité excessive à la matière de l'enveloppe et, par conséquent, de provoquer un bourrage excessif.

Les enveloppes de grandes dimensions telles que décrites ci-dessus ont été récemment améliorées dans la mesure où des tronçons d'enveloppe plissée et comprimée sont disponibles à l'état prêhumi-difié de sorte que l'on a à présent éliminé l'opération longue et difficile consistant à imbiber ces enveloppes immédiatement avant l'opération de bourrage. Les teneurs en humidité d'enveloppes de plus grandes dimensions, du type à renfort fibreux, fournies à l'état plissé et préhumidifiê, sont généralement comprises entre 16 et 35% du poids total de l'enveloppe.

La teneur particulière en humidité peut être choisie pour convenir aux exigences ou aux préférences de l'utilisateur. Si la teneur en humidité est élevée et qu'il est prévu une longue période de stockage avant le bourrage, il est conseillé de prendre des mesures empêchant la croissance des moisissures ou des bactéries. Un procédé connu consiste à limiter l'activité de l'eau ajoutée avant ou pendant le bourrage au moyen de quantités suffisantes de solutés tels que le propylèneglycol ou la glycérine. Ces matières assument également des fonctions utiles de plastifiants ou d'humectants dans des enveloppes à plisser et comprimer.

Les techniques de plissage des enveloppes décrites ci-dessus en référence aux brevets précités, ainsi que dans d'autres brevets, peuvent être généralement décrites comme consistant à faire avancer en continu un tronçon d'enveloppe alimentaire plate, par exemple à partir d'une bobine, afin de l'introduire dans une machine de plissage où il est gonflé avec un gaz à basse pression, habituellement de l'air. L'enveloppe gonflée passe dans un groupe de rouleaux de plissage qui la plissent contre un élément de retenue monté sur le mandrin ou autour du mandrin de plissage jusqu'à ce que l'on obtienne la longueur plissée prédéterminée. Dans le cas d'une machine de plissage du type à mandrin flottant, comme décrit, par exemple,

dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3766603, l'enveloppe plissée est ensuite transférée au-delà ou à l'écart de l'élément de retenue contre lequel le plissage a été réalisé et sur un prolongement du mandrin où elle est comprimée à une longueur souhaitée. Dans le cas d'une machine de plissage à mandrin à retrait, comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2583654, le mandrin de plissage, sur lequel l'enveloppe plissée reste, est tourné vers une autre position dans laquelle l'enveloppe plissée est comprimée à la longueur souhaitée.

La compression normale permet d'obtenir une enveloppe dont la longueur peut être comprise entre 1,0 et 1,2 ou 1,3% de la longueur initiale de l'enveloppe.

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Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2001461, par exemple, décrit comment une enveloppe de longueur initiale de 1006 cm est ramenée à une longueur inférieure à 10 cm. Il est en outre indiqué dans le brevet précité que la limite pratique inférieure à laquelle il est probablement possible de faire descendre le rapport de la longueur 5 de l'enveloppe plissée à la longueur de l'enveloppe initiale est au voi-siange de 1/130. Cependant, le brevet précité ne reconnaît pas les problèmes que l'on rencontre lorsque l'on tente de produire une enveloppe plissée et fortement comprimée, de longueur pratique du point de vue commercial, et il ignore l'importance de la dimension 10 de l'ouverture de l'enveloppe.

Dans l'industrie, jusqu'à présent, les rapports de la longueur initiale de l'enveloppe à la longueur de l'enveloppe plissée ont généralement été de 70 à 100. Un tel rapport est désigné «rapport de compression» ou «rapport de réduction» et il est l'inverse du rapport dé-15 crit dans le brevet N° 2001461 précité.

Le rendement de compression constitue un autre moyen d'exprimer quantitativement l'amplitude de la compression des longueurs d'enveloppe initiales. Le rendement de compression est défini comme étant le rapport du volume de l'enveloppe plissée et compri- 20 mée, de longueur unitaire, au volume qui serait occupé par l'enveloppe pleine de même longueur unitaire, et il peut être déterminé par la relation suivante:

PE

Lc x (2 x FW x te) | (OD2 - ID2) x Ls

PE = rendement de compression Lc = longueur d'enveloppe Ls = longueur de l'enveloppe plissée FW = largeur à plat de l'enveloppe tc = épaisseur de la paroi de l'enveloppe OD = diamètre extérieur de l'enveloppe plissée ID = diamètre intérieur de l'enveloppe plissée Ce calcul tient compte automatiquement de la densité et/ou du poids volumique de la matière même de l'enveloppe. Un examen de la relation montre que le rapport est en fait le volume occupé par l'enveloppe à plat dans l'enveloppe plissée, divisé par le volume d'un cylindre creux ayant les mêmes dimensions que l'enveloppe plissée. L'importance de l'accroissement du rendement de la compression est donc mesurée par son rapprochement de un (1), à savoir l'unité.

Etant donné que le rapport de compression est le rapport Lc à Ls, un autre moyen pour exprimer le rendement de compression est donné par la relation suivante:

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PE = (rapport de compression)

2 x FW x tc |(OD2 - ID2)

On peut voir que pour un rendement de compression donné, le rapport de compression varie avec la différence entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur d'une enveloppe plissée de dimension donnée. En outre, étant donné que le diamètre extérieur est nécessai-reemnt limité par la largeur à plat (FW) de l'enveloppe, un accrois- 55 sement de la différence de diamètre pour augmenter le rapport de compression doit faire diminuer, en fin de compte, la dimension de l'ouverture ou le diamètre intérieur. Bien que les objectifs visés par une ouverture maximale de l'enveloppe plissée et un rapport de compression maximal soient antagonistes, il reste le fait que le rende- 60 ment de compression est maximisé à un rapport de compression donné lorsque le diamètre intérieur de l'enveloppe plissée est maximisé.

Il est généralement souhaitable d'utiliser le mandrin de bourrage ayant un alésage de dimension maximale (section interne maximale) 65 avec une enveloppe de dimension donnée, en partie pour maximiser le débit de production et minimiser la pression de bourrage. Une autre raison pour utiliser un mandrin de dimension maximale est la suppression du risque de «dégraissage». Le dégraissage est un phénomène qui apparaît au passage de l'émulsion de viande à travers un mandrin de bourrage à une vitesse de cisaillement assez élevée pour provoquer une décomposition de l'émulsion et permettre à l'eau et à la graisse de se séparer. L'eau et la graisse s'accumulent ensuite entre la surface de la saucisse finie et l'enveloppe alimentaire cellulosique pendant le traitement, ce qui donne une saucisse insatisfaisante, ayant un aspect visuel inacceptable. Le taux de cisaillement diminue lorsque le diamètre intérieur du mandrin de bourrage augmente.

Les buts recherchés dans la technologie du plissage consistent à produire une enveloppe plissée qui puisse être déplissée et bourrée sur un appareil de bourrage, de façon continue, sans défauts mécaniques ni pannes, afin d'assurer une production continue, l'enveloppe plissée elle-même ayant une intégrité structurelle et mécanique, c'est-à-dire une cohérence, suffisante pour supporter les charges auxquelles elle est soumise normalement pendant l'emballage, le stockage, les manipulations et la mise en place sur l'appareil de bourrage, et on souhaite en outre comprimer, en une enveloppe plissée de longueur donnée, une enveloppe à bourrer aussi longue qu'il est techniquement possible afin de l'utiliser sur un mandrin de bourrage dont le canal est le plus grand possible.

Par conséquent, l'enveloppe plissée idéale est une enveloppe plissée de cohérence élevée, associant une grande longueur d'enveloppe par unité de longueur de l'enveloppe plissée (rapport de compression élevé) à un grand diamètre intérieur ou une grande dimension d'ouverture (rendement de compression élevé).

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3528825 décrit un moyen antérieur permettant de calculer le rapport et le rendement de compression. La description, de la ligne 75 de la colonne 5 à la ligne 5 de la colonne 6, porte sur une enveloppe plissée dans laquelle une enveloppe de 30 m de longueur présente un diamètre extérieur à l'état gonflé de 1,75 cm pour une épaisseur de paroi de 0,0254 mm. Cette enveloppe est plissée pour avoir un diamètre extérieur de 2,22 cm, un diamètre intérieur de 1,27 cm et une longueur de 41,28 cm. A l'aide de ces données et de la formule précédente donnant le rendement de compression, il est apparu que l'enveloppe de l'art antérieur, décrite dans le brevet N° 3528825 précité, présente un rendement de compression de 0,374. Le rapport de compression de cette enveloppe antérieure est de 70, à savoir une longueur de 30 m ramenée à 41,28 cm par plissage et compression.

La cohérence d'une enveloppe plissée sur l'âme est déterminée par la mesure du moment de flexion, en N/cm au moment de la rupture d'un bâton. Une enveloppe plissée est calée sur deux supports à encoches en V, fixés sur une plaque de base et écartés d'une distance (D) égale à 80 à 90% de la longueur de l'enveloppe plissée testée. Un élément de pression, comportant des entretoises à encoches en V écartées d'une distance D — 10 cm, est abaissé centralement sur le dessus de l'enveloppe plissée. Une pression orientée vers le bas est exercée à l'aide d'une poignée manœuvrée à la main, d'une tringlerie à crémaillère et pignon sur un dynamomètre (tel que l'appareil de mesure de force Hunter du type «Modèle L-IM» avec «un dispositif de maintien au maximum») qui est fixé centralement sur l'élément de pression. Une force croissante est appliquée jusqu'à la rupture de l'enveloppe plissée. La force P indiquée en newtons est notée. Le moment de flexion, en newtons/centimètre au moment de la rupture se produisant sur l'appareil est égal à P/2 x 5 cm et, par conséquent, la force P affichée est égale à la valeur, en N/cm, du moment de flexion brisant l'enveloppe plissée. En général, une cohérence d'au moins 14 N/cm est nécessaire, et une cohérence d'au moins 28,25 N/cm est particulièrement convenable et préférée.

Etant donné que la relation entre le diamètre utile de l'ouverture de l'enveloppe plissée et le diamètre du mandrin de bourrage est une mesure des plus significatives de l'aptitude au fonctionnement de l'enveloppe, on a conçu un test de chute libre sur tige auquel les enveloppes plissées sont soumises. Pour simuler la mise en place d'une enveloppe plissée sur un mandrin de bourrage et mesurer ainsi le diamètre interne utile de l'enveloppe plissée, on a conçu un essai dans lequel une enveloppe plissée est placée sur l'extrémitéisupé-

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rieure d'une tige verticale en acier inoxydable, de longueur supérieure à celle de l'enveloppe plissée, et on laisse ensuite l'enveloppe plissée tomber librement sous l'effet de son propre poids, autour de la tige, jusqu'à son extrémité inférieure. En particulier, la tige peut être disposée verticalement sur une table. L'enveloppe plissée est placée sur l'extrémité supérieure de la tige, puis lâchée. Si l'enveloppe plissée tombe jusqu'à la surface de la table, le test en chute libre est satisfaisant. On dispose d'un jeu de tiges dont les diamètres augmentent de 0,254 en 0,254 mm et, pour certaines plages de dimensions d'enveloppes, on a réalisé des tiges dont les diamètres augmentent par pas de 0,051 mm. L'enveloppe plissée est essayée sur chaque tige, en partant de la tige la plus petite et en passant sur des tiges de dimensions croissantes jusqu'à ce qu'elle ne puisse plus tomber librement sur toute la longueur de la tige. La tige de plus grand diamètre sur laquelle l'enveloppe plissée tombe librement sur toute sa longueur indique le diamètre interne utile de l'enveloppe plissée, c'est-à-dire le diamètre de tige dans le test de chute libre.

Dans la fabrication des enveloppes cellulosiques plissées, la dimension de l'ouverture varie légèrement d'une enveloppe plissée à l'autre, en partie par suite des irrégularités présentées par les saillies des plis à l'intérieur de l'ouverture de l'enveloppe plissée. C'est la raison pour laquelle, au cours d'essais, il est nécessaire de soumettre plusieurs enveloppes plissées, par exemple au moins 10, au test de chute libre, et la moyenne arithmétique est utilisée pour déterminer le caractère fonctionnel de l'ensemble du groupe en ce qui concerne l'ajustement sur le mandrin de bourrage. Comme indiqué précédemment, les moyennes du diamètre de tige dans le test de chute libre sont de préférence calculées avec une précision de 0,025 mm, et la tolérance demandée est définie avec ce degré de précision. Par exemple, si la valeur demandée est de 12,446 mm au minimum, un test en chute moyen de 12,4206 mm serait inacceptable, car un nombre important d'enveloppes plissées du groupe représenté par la mesure moyenne dans le test de chute de 12,4206 mm ne seraient pas fonctionnelles sur un mandrin de bourrage de 12,446 mm de diamètre.

L'un des facteurs les plus importants du plissage d'une enveloppe alimentaire de faible dimension est la qualité de la cohérence, c'est-à-dire la stabilité de l'enveloppe plissée en tant qu'article autoportant. La cohérence de l'enveloppe plissée est particulièrement importante lorsque l'on détermine l'aptitude de telles enveloppes plissées à être utilisées avec un équipement automatique de bourrage de produits alimentaires, par exemple la machine utilisée pour la préparation de produits tels que des saucisses de Francfort. Une lacune ou une coupure dans une enveloppe plissée avant son montage sur un mandrin de bourrage la rend inapte à une utilisation sur un tel équipement automatique de bourrage. Par conséquent, tout traitement de l'enveloppe tubulaire alimentaire, qui peut être mise sous la forme d'une enveloppe plissée, ne doit pas nuire à la cohérence de l'enveloppe plissée, mais devrait par contre tendre à l'accroître.

Des efforts importants ont porté récemment, dans l'industrie des enveloppes pour produits alimentaires, en particulier des enveloppes de faibles dimensions, sur le développement de systèmes pour produire des enveloppes plissées très cohérentes. Ces efforts comprennent, entre autres, des traitements chimiques tels que celui décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4137947.

Un plissage classique sur des machines modernes à plisser donne des enveloppes plissées présentant un décalage angulaire visible entre un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'enveloppe plissée et un plan dans lequel un pli est formé. Ce décalage est appelé l'angle du pli. Une enveloppe plissée classique, dépourvue de l'élément d'âme selon l'invention, et présentant un angle de pli de cette nature possède une cohérence et une intégrité structurelle notablement supérieures à celles d'une enveloppe de même type qui a été plissée de façon que les plis soient perpendiculaires à l'axe longitudinal, car la longueur globale de l'enveloppe plissée est sensiblement égale à celle d'un empilage de cônes emboîtés les uns dans les autres et reliés entre eux.

On a découvert, en particulier pour les enveloppes de plus faibles dimensions utilisées pour la fabrication de produits du type saucisses de Francfort, que, lorsqu'une enveloppe plissée classique (sans âme) est fortement comprimée afin que son rapport de compression soit maximisé, la cohérence ou l'intégrité structurelle de l'enveloppe plissée comprimée se détériore au point de la rendre inutilisable. Autrement dit, l'enveloppe plissée est rendue fragile, se brise aisément et ne peut donc être montée sur un mandrin de bourrage. On pense que cet effet apparaît lorsque les forces longitudinales importantes de compression tendent à aplatir la géométrie des «cônes emboîtés» produite pendant l'opération de plissage.

On a à présent découvert que, lorsqu'une enveloppe tubulaire est soumise à l'opération de plissage (c'est-à-dire transformée d'une forme tubulaire aplatie à une forme plissée et comprimée, comme décrit précédemment), il apparaît dans l'enveloppe plissée résultante des forces importantes, s'exerçant radialement vers l'intérieur, lorsque des rendements de compression élevés sont obtenus. On ne connaissait pas l'amplitude de ces grandes forces avant de comprimer fortement des enveloppes plissées sur des éléments d'âme, et il est apparu que des âmes sensiblement rigides feraient l'objet d'une certaine perte de diamètre avec le temps. On savait jusqu'à présent que le diamètre intérieur des enveloppes plissées classiques (sans âme tubulaire) présentait une brusque diminution en se retirant (déchargement) du mandrin de plissage immédiatement après la compression, et qu'une réduction supplémentaire plus progressive semblait se poursuivre pendant environ une semaine ou plus après l'enlèvement du mandrin, l'amplitude des forces provoquant cette perte de diamètre n'étant pas reconnue dans l'art anérieur. On a en outre découvert que l'amplitude de ces forces orientées radialement vers l'intérieur est proportionnelle à la force de compression longitudinale utilisée pour comprimer l'enveloppe jusqu'à la longueur comprimée initiale que l'enveloppe possède immédiatement avant d'être déchargée du mandrin. Autrement dit, les forces exercées radialement vers l'intérieur augmentent avec la force de compression longitudinale.

Le brevet britannique N° 1167377 décrit une enveloppe tubulaire plissée qui est portée par un calibre creux (âme) configuré et dimen-sionné pour s'emboîter autour d'un mandrin de bourrage. Il est indiqué dans le brevet précité qu'un ajustement à frottement est réalisé à l'intérieur de l'enveloppe plissée pour empêcher la décompression ou le glissement de cette dernière hors du calibre. Il est indiqué que le calibre peut être réalisé en toute matière souhaitée, par exemple en matière plastique synthétique ou en carton mince. Selon une forme particulière de réalisation du calibre décrite dans le brevet précité, ce calibre est réalisé en polychlorure de vinyle extrudé pour former un cylindre dont la paroi présente une épaisseur d'environ 0,25 mm. L'article décrit dans le brevet précité a été commercialisé sous la forme d'une feuille tubulaire en polychlorure de vinylidène, plissée sur une âme d'acétate de cellulose d'un diamètre intérieur de 25 mm et d'une épaisseur de paroi d'environ 0,292 mm. L'objet décrit dans le brevet britannique précité n'a jamais été utilisé avec une enveloppe tubulaire cellulosique plissée.

Outre l'usage ci-dessus, l'utilisation d'une âme creuse ou d'un tube central, comme support pour des enveloppes plissées de grandes dimensions, est connue depuis de nombreuses années. Toutes les applications, connues jusqu'à présent, du concept d'une âme avec des enveloppes cellulosiques plissées ont cependant eu pour but d'assurer l'intégrité et d'empêcher l'augmentation des dimensions pendant l'imbibition. On a utilisé des tiges avec une enveloppe de petites dimensions pour le transport et les manipulations, avant la mise au point des bâtons d'enveloppe cohérents. L'enveloppe plissée était glissée hors des tiges de façon à passer sur les mandrins de bourrage lors de l'utilisation.

Au cours des dernières années, la technique des enveloppes alimentaires cellulosiques s'est détournée de l'utilisation de tubes intérieurs destinés à maintenir et supporter les enveloppes pour se diriger vers des moyens extérieurs de maintien et de support tels que des filets ou des films rétractables ou élastiques dans les cas d'enveloppes de dimensions intermédiaires et de grandes dimensions. Les enveloppes de faibles dimensions sont utilisées sous forme plissée, sans autre moyen de support.

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Le but de l'invention est de créer une enveloppe compactée qui ne présente pas les inconvénients cités. A cet effet, l'enveloppe compactée selon l'invention est agencée telle que définie dans la revendication 1.

Il est apparu, selon l'invention, une nouvelle utilisation pour les âmes, différente de celle de l'art antérieur et selon laquelle les âmes sont destinées à réduire les effets de la force s'exerçant radialement vers l'intérieur sur l'enveloppe plissée dans une mesure telle que non seulement on obtient des rapports de compression sensiblement supérieurs à ceux obtenus dans l'art antérieur (bâtons plissés sans âme, comprimés et plissés dans les mêmes conditions), mais que ces rapports de compression supérieurs peuvent être obtenus avec des enveloppes présentant des dimensions d'ouverture utilisable équivalentes ou même supérieures à celles possibles avec les enveloppes plissées comparables sans âme précitées. Cela est contraire aux prévisions de l'homme de l'art, c'est-à-dire aux prévisions qui considéraient qu'une âme occuperait de la place et réduirait donc l'ouverture utile de l'enveloppe. Par conséquent, on prévoyait qu'une âme aurait un effet négatif sur le rapport de compression. Contrairement à cette prévision, l'enveloppe cellulosique à haute densité et âme selon l'invention peut présenter un rapport de compression sensiblement plus élevé, sans diminution de la dimension de l'ouverture utilisable. Une autre caractéristique de l'enveloppe selon l'invention est qu'elle présente une intégrité structurelle et une résistance améliorée.

Dans une forme de réalisation qui est particulièrement utile avec un appareil de bourrage pour le conditionnement de morceaux de viande, tels que des jambons sans os entiers et autres, l'âme elle-même est utilisée à la place d'un mandrin de bourrage. Il convient de noter qu'un tel appareil fait l'objet de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 261313.

Une autre forme de réalisation de l'invention comprend une enveloppe plissée à haute densité et âme, cette dernière pouvant être utilisée sélectivement comme tube support destiné à être glissé sur un mandrin de bourrage d'un appareil de bourrage ou bien, en variante, comme mandrin de bourrage proprement dit, comportant un élément de calibrage d'un type ou d'un autre, monté sur l'âme et disposé à l'intérieur d'un tronçon déplissé de l'enveloppe plissée. Il convient cependant de noter qu'une telle enveloppe plissée fait l'objet de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 273180.

D'une façon générale, l'enveloppe alimentaire cellulosique est humidifiée de façon déterminée, ayant une teneur en humidité égale à au moins 13% du poids total de l'enveloppe, ce tronçon d'enveloppe étant plissé et fortement comprimé sur l'âme, à un rapport de compression élevée et à un rendement de compression ne descendant pas au-dessous de 0,50, le rapport et le rendement de compression étant également et respectivement supérieurs à ceux obtenus avec la même longueur d'enveloppe, plissée et fortement comprimée, dans les mêmes conditions de plissage et de compression, mais sans âme, générant ainsi une force d'expansion importante, orientée vers l'intérieur de l'enveloppe. L'âme doit être suffisamment rigide pour résister aux déformations et aux réductions de dimensions de son ouverture sous l'effet de la force importante d'expansion s'exerçant vers l'intérieur. A titre de comparaison entre des enveloppes plissées et comprimées avec âme et sans âme, on peut noter que l'enveloppe sans âme ne comporte pas d'élément extérieur de retenue longitudinale.

Dans une forme préférée pratique de l'invention, le rendement de compression est maintenu à 0,60 et plus.

Dans une forme préférée de réalisation de cette enveloppe compactée cohérente, basée sur une comparaison des tests en chute, l'âme présente une ouverture intérieure dont la dimension est au moins aussi grande que celle qu'aurait l'ouverture intérieure de la même enveloppe plissée et fortement comprimée, dans les mêmes conditions de plissage et de compression, mais sans âme. Dans une forme préférée de réalisation, l'enveloppe est du type en cellulose non renforcée, de faible dimension, ayant un diamètre à l'état gonflé inférieur à 40 mm, et elle est comprimée à un rapport de compression d'au moins 100.

L'invention concerne également les procédés de fabrication d'une enveloppe; ces procédés sont définis dans les revendications 18 et 24.

La teneur particulière en humidité préférée pour différents types d'enveloppes peut varier. En particulier, la teneur en humidité d'enveloppes fibreuses plissées, humidifiées de façon contrôlée et comprises dans la plage des grandes dimensions, est de préférence de 16 à 35% du poids total de l'enveloppe.

La plage préférée de la teneur en humidité pour les enveloppes de dimensions intermédiaires peut également être de 16 à 35% du poids total de l'enveloppe.

Les enveloppes de plus petites dimensions, utilisées pour la fabrication de produits du type saucisse de Francfort et autres, ont avantageusement des teneurs en humidité de 14 à 18% du poids total de l'enveloppe.

L'âme tubulaire doit être suffisamment rigide pour résister à la déformation et à la diminution de la dimension de son ouverture sous l'effet de la force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe, sachant qu'une légère déformation et une légère diminution de l'ouverture se produisent mais restent acceptables si elles ne sont pas excessives. Le diamètre de l'âme peut varier de 9,5 mm à 12,5 cm, suivant la dimension de l'enveloppe et la dimension d'ouverture demandée. L'épaisseur de la paroi de l'âme peut varier pour convenir à l'article à enveloppe particulier, ainsi qu'à son adaptation et à son utilisation et, en outre, en fonction de la matière utilisée pour l'âme. Cependant, en général, on peut considérer que l'épaisseur de la paroi d'une telle âme tubulaire est comrpise entre 0,051 cm et 0,254 cm.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:

la fig. 1 est une élévation d'un appareil qui peut être utilisé pour produire une enveloppe compactée selon l'invention, par la mise en œuvre du procédé de l'invention, cette vue montrant l'opération de plissage effectuée sur un tronçon d'enveloppe avançant en continu;

la fig. 2 est une élévation montrant l'opération de plissage achevée et le tronçon d'enveloppe plissée transporté vers le poste de compression de l'appareil de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une élévation partielle montrant l'application de la force de compression pour produire l'enveloppe plissée selon l'invention sur une âme montée sur un prolongement de la machine de plissage;

la fig. 4 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de l'enveloppe plissée et comprimée placée sur une âme tubulaire creuse;

la fig. 5 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'une variante de l'enveloppe compactée selon l'invention destinée à être utilisée comme cornet de bourrage sur un appareil de bourrage destiné au traitement de produits se présentant sous la forme de morceaux de viande;

la fig. 6 est une vue en perspective d'une forme de réalisation de l'enveloppe compactée selon l'invention convenant particulièrement au bourrage de produits de dimensions moyennes, l'âme pouvant être utilisée comme support destiné à être glissé sur un cornet de bourrage ou bien, en variante, comme cornet de bourrage pour l'appareil lui-même;

la fig. 7 est une élévation partielle d'une forme de réalisation de l'enveloppe compactée selon l'invention convenant au bourrage de saucisses de petite dimension, l'âme remplaçant le cornet de bourrage sur la machine de bourrage pendant la fabrication;

la fig. 8 est un graphique montrant le diamètre de tige du test en chute libre en fonction du rapport de compression pour des enveloppes plissées sans âme et avec âme, formés à partir d'une enveloppe non fibreuse de 48 m de longueur et de faible diamètre (taille 25, soit 21 mm);

la fig. 9 est un graphique montrant la cohérence en fonction du rapport de compression pour des enveloppes plissées sans âme formées à partir d'une enveloppe non fibreuse de 48 m de longueur et de faible diamètre (taille 25, soit 21 mm);

la fig. 10 est un graphique montrant le test en chute libre en fonction du rapport de compression pour des enveloppes plissées sans

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âme formées à partir d'enveloppes en cellulose de faible diamètre (tailles 17, 21 et 27, soit des diamètres de 15,5, 18,9 et 22,6 mm à l'état gonflé), sans renfort fibreux, toutes les enveloppes d'une dimension particulière ayant la même longueur;

la fig. 11 est un graphique montrant la cohérence en fonction du rapport de compression dans le cas des enveloppes plissées sans âme indiquées sur la fig. 10;

la fig. 12 est un graphique montrant le rapport maximal de compression qui peut être obtenu avec des enveloppes plissées sans âme et avec âme, formées à partir d'enveloppes fibreuses de dimensions intermédiaires, comprises dans la gamme des tailles de 43 à 60, pour s'ajuster sur un cornet de bourrage de 27,25 mm, et la fig. 13 est un graphique montrant la même relation que sur la fig. 12, pour des enveloppes fibreuses de dimensions intermédiaires, dont les tailles sont comprises entre 70 et 100, de façon à s'ajuster sur un cornet de bourrage de 39,52 mm.

Les dessins, et plus particulièrement les fig. 1 et 2, représentent une machine typique de plissage du type à mandrin flottant, désignée globalement en 11 et comprenant un mandrin de plissage 13 qui passe à travers une tête de plissage 15. Une enveloppe gonflée 17 est avancée sur le mandrin 13 au moyen de deux rouleaux d'alimentation 19 et de deux bandes complémentaires d'alimentation 21. La tête de plissage 15 comprend plusieurs roues de plissage 23, habituellement trois roues, entre lesquelles passe l'enveloppe gonflée 17, ces roues plissant l'enveloppe en coopérant avec des bandes de retenue 25. Les roues de plissage sont du type général décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3461484.

L'avance de l'enveloppe plissée 17 sur le mandrin 13 est freinée par un ensemble de bandes de retenue 25 de manière à provoquer une formation de plis sensiblement réguliers et la production d'une enveloppe plissée partiellement comprimée. Après l'action initiale de plissage et de pliage, l'enveloppe est transférée par les bandes de retenue vers l'aval sur le mandrin et en direction d'un premier collier 27.

Pour effectuer le transfert de l'enveloppe plissée sur l'âme tubulaire creuse et sensiblement rigide et achever sa compression sur cette âme, conformément à l'invention, on fait basculer le premier collier 27 hors de la course suivie par l'enveloppe et on fait avancer un tronçon plissé, à la main, ou au moyen de tout dispositif automatique classique, vers la position montrée sur la fig. 2 jusqu'à ce qu'il porte contre un second collier 29. Dans cette position, le tronçon d'enveloppe plissée est disposé sur l'âme tubulaire creuse 31 placée sur un tronçon décolleté ou réduit du mandrin 13, comme montré sur la fig. 3 qui est une vue à échelle agrandie et détaillée du côté droit de la fig. 2. La compression finale de l'enveloppe 17 sur l'âme tubulaire creusé 31 s'effectue à l'aide d'un dispositif de compression 33 qui se déplace linéairement vers le second collier 29 jusqu'à ce que l'on obtienne l'enveloppe plissée ayant la longueur souhaitée. Un disque ou une rondelle de maintien 35 peut être inséré avantageusement entre l'extrémité de l'enveloppe 17 et le second collier 29 de manière que, lorsque l'article est retiré, l'enveloppe soit maintenue fixement sur l'âme tubulaire creuse et ne puisse glisser hors de l'extrémité de cette âme.

Lorsqu'une enveloppe à haute densité est achevée conformément aux opérations décrites ci-dessus, le second collier 29 est retiré de sa position de retenue et l'enveloppe plissée finie est enlevée.

L'enveloppe compactée selon l'invention peut être assemblée, par exemple, par transfert de l'enveloppe plissée et partiellement comprimée sur son âme tubulaire creuse 31, de la manière décrite ci-dessus. La fig. 3 montre le tronçon d'enveloppe plissée et partiellement comprimée qui est amené linéairement sur une âme disposée coaxiale-ment avec le mandrin de plissage 13, l'âme étant avancée sur un tronçon de diamètre réduit de ce mandrin, puis la force finale de compression étant exercée au moyen d'un dispositif de compression 33.

D'autres procédés peuvent être mis en œuvre pour placer une enveloppe plissée sur une âme. Par exemple, dans une machine de plissage du type à mandrin flottant telle que celle décrite ci-dessus, l'enveloppe plissée peut être totalement comprimée sur le mandrin de la machine, puis déchargée sur une âme tubulaire. Il est également possible de retirer totalement de la machine de plissage 11 le tronçon d'enveloppe plissée et partiellement comprimée en le faisant passer sur une barre de transport ou sur un mandrin de support, et de déplacer la totalité du tronçon d'enveloppe vers un appareil indépendant de compression où le tronçon d'enveloppe plissée est placé sur une âme et comprimé. En variante, l'âme peut être placée sur le mandrin flottant, puis positionnée afin que l'enveloppe soit plissée sur cette âme, l'enveloppe plissée, comportant l'âme, étant ensuite complètement comprimée sur ladite âme et l'enveloppe ainsi formée et complètement comprimée sur l'âme étant ensuite déchargée du mandrin.

Un autre système de plissage, mettant en œuvre une machine de plissage à mandrin de retrait, est décrit dans le brevet N° 2583654 précité. Ce type de système de plissage peut être utilisé dans la fabrication de l'enveloppe compactée selon l'invention et il permet le plissage de l'enveloppe directement sur une âme sur laquelle l'enveloppe peut ensuite être comprimée. Dans une forme de réalisation, l'âme est placée sur le mandrin de plissage et de retrait et elle est positionnée sur ce dernier afin que l'enveloppe soit plissée sur l'âme, l'enveloppe plissée étant ensuite complètement comprimée sur l'âme et l'enveloppe ainsi formée et complètement comprimée et l'âme étant alors déchargées du mandrin. Dans une autre forme de réalisation, l'enveloppe peut être plissée et comprimée sur le mandrin de retrait de la manière classique, et l'enveloppe plissée et comprimée peut être glissée du mandrin sur l'âme. Dans une autre forme de réalisation, l'enveloppe peut être plissée et partiellement comprimée sur le mandrin de retrait, ce dernier est ensuite amené dans une nouvelle position dans laquelle il est coaxial à l'âme, l'enveloppe plissée et partiellement comprimée est glissée du mandrin sur l'âme, et l'enveloppe plissée est ensuite complètement comprimée sur l'âme. Il est également possible de retirer totalement de l'appareil de plissage à mandrin de retrait le tronçon d'enveloppe plissée et partiellement comprimée en le déchargeant sur une tige de transport ou sur un mandrin de support, puis de transférer l'enveloppe plissée et partiellement comprimée de la tige de transport ou du mandrin de support sur l'âme qui est montée dans un appareil indépendant de compression où l'enveloppe plissée est ensuite complètement comprimée sur l'âme.

L'obtention du rapport possible maximal de compression avec l'enveloppe compactée selon l'invention exige l'application d'une force de compression élevée qui, elle-même, induit des forces importantes, s'exerçant radialement vers l'intérieur dans l'enveloppe plissée. Etant donné que le procédé préféré de préparation de l'enveloppe compactée selon l'invention consiste à comprimer l'enveloppe plissée tandis qu'elle est en place sur son âme, on appréciera qu'un faible coefficient de frottement entre l'enveloppe et l'âme est souhaitable. L'exemple 7 (décrit plus en détail ci-après) montre qu'un rapport élevé de compression peut être obtenu avec une âme réalisée en une matière telle qu'un polyéthylène à haute densité, ayant un coefficient de frottement relativement faible, comparativement à du poly-propylène ou à du polystyrène dont les coefficients de frottement sont supérieurs.

La fig. 4 représente une enveloppe compactée selon l'invention, en particulier un tronçon d'enveloppe alimentaire cellulosique humidifié 17, plissé et comprimé sur une âme tubulaire sensiblement rigide 31 à un rapport et à un rendement de compression supérieurs à ceux obtenus classiquement. La fig. 4 représente également des disques de maintien 35 qui peuvent être disposés facultativement aux deux extrémités du tronçon d'enveloppe plissée afin de le maintenir à l'état comprimé sur l'âme.

La fig. 5 représente une forme actuellement préférée de réalisation d'un plissage à haute densité sur âme, effectué sur le mandrin de bourrage démontable faisant l'objet de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 261313. Dans cette forme de réalisation, un élément inclinable 37 de retenue de l'enveloppe est monté sur l'âme tubulaire creuse 31, à l'intérieur d'un tronçon déplissé de l'en5

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veloppe 17, ce tronçon ayant été tiré de la longueur d'enveloppe plissée et comprimée, sur l'élément inclinable de retenue et sur l'extrémité du mandrin de bourrage et de l'âme tubulaire, de manière que le tronçon déplissé puisse être fermé à l'aide d'une attache pour constituer une ligature pour le produit à bourrer. Une bride 39 est utilisée, comme représenté, à l'extrémité opposée de l'enveloppe afin de faciliter le montage de cette dernière sur l'appareil de bourrage.

La fig. 6 représente l'enveloppe compactée selon l'invention, adaptée à un porte-enveloppe ou manchon de support destiné à être glissé sur le mandrin de bourrage d'un appareil de bourrage. Lorsqu'il est ainsi utilisé, une bride 39 peut être reliée à un mécanisme faisant partie de la machine de bourrage et communiquant le mouvement alternatif à l'ensemble du manchon pour effectuer des opérations de relâchement lorsque cela est nécessaire pendant le processus de bourrage. Une forme de réalisation très analogue à celle montrée sur la fig. 6 peut être utilisée, en variante, comme manchon qui renferme un élément de calibrage ou de retenue, auquel cas un tronçon déplissé de l'enveloppe doit être tiré sur cet élément de calibrage ou de retenue et sur l'extrémité de l'âme tubulaire, et ce tronçon déplissé doit être fermé à l'aide d'un attache pour retenir le produit en cours de bourrage.

La fig. 7 représente une enveloppe compactée selon l'invention conçue pour être utilisée lors du bourrage de saucisses de faibles dimensions. Cette enveloppe compactée comporte un adaptateur de montage 41 qui est disposé de manière à s'ajuster directement sur une machine de bourrage, l'âme tubulaire creuse 31 suppléant ainsi le mandrin classique de bourrage. Dans ce cas, l'enveloppe 17 est partiellement déplissée, tirée sur un élément de calibrage 43 et sur l'extrémité du tube-mandrin où elle est fermée pour constituer une ligature empêchant le passage du produit pendant l'opération de bourrage. Il est particulièrement avantageux de prévoir de grandes longueurs d'enveloppes pour le bourrage de petites saucisses, car ces articles sont produits dans une large mesure sur des appareils de bourrage automatique travaillant à grande vitesse. L'utilisation de l'enveloppe compactée selon l'invention permet l'utilisation de longueurs d'enveloppe sensiblement supérieures, ce qui accroît l'efficacité du fonctionnement d'un tel équipement et satisfait, en même temps, aux critères dimensionnels de haute précision (par exemple leur rectitude) et l'intégrité structurelle (cohérence) demandés aux enveloppes pour être utilisées sur un tel équipement.

La fig. 7 représente également l'angle 0 du pli de l'enveloppe compactée conformément à l'invention. Le plissage classique sur des machines modernes de plissage donne des enveloppes plissées qui présentent un décalage angulaire visible entre un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'enveloppe et un plan contenant les plis résultant du plissage. Une enveloppe sans âme ayant un tel angle de pli s'avère avoir une cohérence et une intégrité structurelle notablement supérieures à celles qu'aurait une enveloppe de même type si elle était plissée de façon que l'angle de pli soit perpendiculaire à l'axe longitudinal, car l'ensemble de l'enveloppe est sensiblement analogue à un empilage de cônes emboîtés les uns dans les autres. L'âme confère une rigidité structurelle suffisante pour que la cohérence ne dépende plus de l'angle du pli.

L'une des raisons pour laquelle des enveloppes compactées selon l'invention peuvent présenter un certain angle 0 de pli est la résistance à la croissance longitudinale de l'enveloppe. Des enveloppes plissées, immédiatement après avoir été déchargées du mandrin de plissage et/ou de compression, tendent à manifester une certaine croissance, qui est la tendance de l'enveloppe plissée, comprimée et non retenue à s'allonger. Dans le cas d'enveloppes plissées et comprimées sans âme, il existe une autre croissance de l'enveloppe plissée radialement vers l'intérieur dans l'ouverture du bâton, ce phénomène s'accroissant proportionnellement à la retenue de la croissance longitudinale de l'enveloppe.

La tendance d'une enveloppe plissée et comprimée à croître radialement vers l'intérieur contre l'âme produit un effet supplémentaire de blocage des plis de l'enveloppe contre la surface extérieure de l'âme. Avec cet effet avantageux, la tendance de l'enveloppe plissée et finie à croître longitudinalement est sensiblement réduite par le frottement se produisant entre les plis, ainsi que par les forces de frottement apparaissant entre les plis et l'âme, de sorte qu'il suffit d'une retenue longitudinale supplémentaire minimale pour stabiliser les dimensions de l'enveloppe.

Exemple 1 :

Un tronçon d'enveloppe fibreuse de grande dimension, de 76,22 m de longueur et de taille 10, en désignation commerciale, ayant une largeur moyenne à plat de 19,18 cm et une épaisseur de paroi de 0,10 mm, est plissé à l'aide de moyens de plissage très analogues à ceux décrits dans le brevet N° 3461484 précité. L'enveloppe présente une teneur en humidité d'environ 20% sur la base du poids total de ladite enveloppe. Un lubrifiant à base d'huile minérale est utilisé de façon classique. De l'huile est utilisée à l'intérieur pour réduire le frottement sur le mandrin et de l'huile est également utilisée à l'extérieur pour empêcher la détérioration de l'enveloppe en cours de plissage et une usure excessive des rouleaux de plissage. Le lubrifiant à base d'huile minérale est appliqué intérieurement à un débit d'environ 28 mg d'huile par 100 cm2 de surface d'enveloppe, et extérieurement à un débit d'environ 15,5 mg d'huile par 100 cm2 de surface d'enveloppe, ces quantités n'ayant pas d'effet nuisible apparent sur les propriétés de l'enveloppe finie. L'enveloppe est comprimée à partir d'une extrémité sur une âme tubulaire en polyéthylène à haute densité, ayant un diamètre intérieur de 9,53 cm et une épaisseur de paroi de 0,16 cm, de manière que l'on obtienne une enveloppe plissée d'une longueur de 58,42 cm. L'enveloppe est préparée sur une machine de plissage du type à mandrin flottant, d'une manière décrite précédemment, l'enveloppe plissée étant transférée, après plissage et légère compression, sur une âme qui est disposée coaxiale-ment au mandrin de plissage, sur un tronçon de diamètre réduit de ce dernier, avant d'être comprimée finalement en position sur l'âme et déchargée. On obtient ainsi une enveloppe plissée à haute densité, comportant une âme, conforme à l'invention et ayant un rapport de compression de 130,4 et un rendement de compression d'environ 0,757.

Pour procéder à une comparaison avec un échantillon témoin, un tronçon d'enveloppe normale de même taille et de même type, disponible dans le commerce, ayant une longueur de 45 m, est plissé et comprimé juqu'à ce que l'on obtienne la même longueur de l'enveloppe plissée de 58,42 cm, sans âme et que l'on obtienne également un rapport de compression de 78 et un rendement de compression de 0,390, avec un diamètre inférieur d'ouverture de 92 mm. D'autres échantillons témoins sans âme, ayant un rapport et un rendement de compression supérieurs, donnent des articles non fonctionnels par suite d'une diminution excessive de l'ouverture sous l'effet d'une croissance radiale vers l'intérieur.

Exemple 2:

Le fait que des forces très élevées s'exercent vers l'intérieur de l'ouverture de l'enveloppe par suite de l'opération de plissage est démontré par un travail expérimental consistant à plisser et comprimer à des rapports et rendements de compression élevés, des échantillons d'enveloppe cellulosique de faible dimension, à savoir de taille 25 (21 mm de diamètre à l'état gonflé), sans renfort fibreux, ayant une épaisseur de paroi d'environ 0,0254 mm. Lors du travail expérimental, des longueurs de 25,61 mm d'enveloppe cellulosique de taille 25, constituant chacune environ 5 échantillons, sont plissées à l'aide de moyens de plissage très analogues à ceux décrits dans le brevet N° 3461484 précité, en même temps qu'une torsion est appliquée à l'enveloppe plissée comme décrit dans le brevet N° 3397069 précité. L'enveloppe plissée est ensuite comprimée sous une force d'environ 180 daN sur des âmes tubulaires ayant une épaisseur de paroi de 0,254 mm, de 0,508 mm, de 0,762 mm, de 1,016 mm et de 1,27 mm. Les enveloppes compactées à âmes sont produites sur une machine de plissage du type à mandrin flottant, comme décrit plus en détail dans le présent mémoire, sauf lors de la compression finale exercée

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sur l'âme, l'âme 31 pouvant glisser librement à travers le collier arrière 29 (fig. 3), ce qui provoque une compression efficace de l'enveloppe simultanément aux deux extrémités. Toutes les âmes tabulaires ont un diamètre intérieur de 1,30 cm et la compression, après plissage, est réalisée sur une section de mandrin de compression de 5 1,27 cm de diamètre sur laquelle les âmes peuvent glisser. La teneur en humidité de tous les échantillons à l'état plissé est d'environ 16,5% en poids et une huile minérale est utilisée comme lubrifiant interne (à raison d'environ 2,17 à 3,1 mg/100 cm2) et comme lubrifiant externe (jusqu'à environ 10,85 mg/100 cm2). Les quantités de 10 lubrifiant ne sont pas critiques, mais ces valeurs représentent les quantités utilisées habituellement sur la machine particulière de plissage et le type particulier d'enveloppe concernés.

La partie supérieure du tableau I indique les valeurs des diamètres intérieurs des âmes immédiatement après qu'elles ont été dé- îs chargées ou retirées du mandrin, et au moins 1 d et jusqu'à 20 d après cette opération. La réduction du diamètre intérieur des âmes est due à la grande force d'expansion s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe et résultant des rapports et rendements de compression élevés. Il convient de noter que le degré de réduction de l'ouverture de l'âme est une fonction du diamètre du tube ainsi que de l'amplitude des forces s'exerçant vers l'intérieur et de la résistance au fluage de l'âme (c'est-à-dire, une enveloppe de grande dimension demande une âme dont l'épaisseur est supérieure à celle demandée par une enveloppe de faible dimension pour résister à la même force exercée vers l'intérieur, par unité de surface). Il convient de noter que la résistance au fluage relativement faible du polyéthylène à haute densité permet à une âme de 0,254 mm d'épaisseur de se comprimer jusqu'à ce que le diamètre intérieur de cette âme (12,19 mm) soit effectivement inférieur à celui de l'ouverture de l'échantillon sans âme. L'ouverture de l'enveloppe est évidemment plus grande [12,19 + 2(0,254) = 12,698],

Tableau I

Effets de la force de compression vers l'intérieur

Epaisseur de la paroi

0,254

0,508

0,762

1,016

1,270

de l'âme (mm)

dressé

conique dressé

conique dressé

conique dressé

conique dressé

conique

Rapport de compression des échantillons à âme

Comprimé Déchargé Plus tard

133.4

115.5 114,8

140,8 125,0 121,3

134,9 122,5 116,8

132,3 121,5 118,8

127,1

114.7

109.8

125.1 •

120.2 119,2

115,3 113,5 109,8

124.1

115.2 112,1

123,0 119,7 118,7

116,5 111,4 122,4

Diamètre intérieur utile de l'âme (mm )

Déchargé Plus tard

12,09 11,81

12,52 12,19

12,19 12,12

12,32 12,32

12,24 12,19

12,45 12,37

12,42 12,24

12,45 12,45

12,45 12",32

12,52 12,50

Rendement de compression Plus tard

0,55

0,68

0,58

0,70

0,57

0,73

0,59

0,73

0,67

0,76

Echantillons sans âme

Echantillons sans âme

dressé

conique

dressé

conique

Rapport de compression à l'état comprimé Rapport de compression au moment du déchargement Rapport de compression, plus tard

136,5 111,7 90,1

141,5 125,4 114,7

Diamètre de l'ouverture, déchargé Diamètre de l'ouverture, plus tard Rendement de compression, plus tard

0,532 0,509 0,44

0,519 0,487 0,63

La partie inférieure du tableau I donne des données portant sur un échantillon d'enveloppe de même taille, à savoir la taille 25, plissé et comprimé sur un mandrin de 14,605 mm, mais sans âme. Bien 50 qu'un rapport de compression et un rendement de compression élevés soient obtenus avec des plis «coniques» (114,7 et 0,63, respectivement), il apparaît une réduction excessive de la dimension de l'ouverture (telle que déterminée par ajustement en chute) et cette réduction est inacceptable du point de vue commercial. Il n'est pas appro- ss prié de comparer directement ces données avec celles de l'article à âme indiquées dans le tableau I, car chacun des échantillons comportant une âme est comprimé sur une âme de support ayant un diamètre extérieur qui varie en fonction de l'épaisseur de la paroi de cette âme. 60

Deux angles de plis sont utilisés au cours des essais de plissage indiqués sur le tableau I. Le terme «dressé» désigne un angle de pli au plissage supérieur à environ 15 , et le terme «conique» désigne un angle de pli au plissage d'environ 45'". Les échantillons à plis «dressés» sont plissés à l'aide de moyens ou de rouleaux de plissage ana- 65 logues à ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2984574. Le rapport de compression à l'état comprimé de l'échantillon à plis coniques sans âme est à comparer avec celui de l'échantillon sans âme de 63 m indiqué dans le tableau II, où l'enveloppe est inutilisable en raison du manque de cohérence.

La matière utilisée pour l'âme lors des essais indiqués dans le tableau I est du polyéthylène à haute densité. Pour des raisons de commodité, les âmes sont usinées dans du tube à paroi épaisse et la surface extérieure rugueuse qui en résulte réduit sensiblement le rapport de compression pouvant être obtenu. Un examen du tableau I montre que pour des âmes en polyéthylène à haute densité une déformation notable de l'ouverture de l'enveloppe apparaît même lorsque l'épaisseur de l'âme atteint 1,270 mm. Le tableau I montre également que, pour une force de compression constante (180 daN dans cet exemple), le rapport de compression final obtenu diminue proportionnellement à l'accroissement de l'épaisseur de l'âme (c'est-à-dire à l'accroissement du diamètre extérieur de l'âme). Cependant, le rendement de compression augmente également. Pour maximiser le rapport de compression, l'ajustement sur le mandrin de bourrage et le rendement de compression, la conception de l'âme doit tenir compte:

a) du fluage de l'âme sous l'effet des grandes forces s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe ainsi que de la dimension d'ouverture finale demandée,

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b) de la réduction du rapport de compression qui se produirait si on utilisait une âme à paroi trop épaisse, et c) du coût de la matière de l'âme.

D'autres matières essayées pour l'âme donnent des résultats analogues en ce qui concerne la déformation de l'âme. Des âmes réalisées en tube en ABS, à savoir un copolymère acrylonitrile-butadi-ène-styrène, se comportent de façon satisfaisante pour des épaisseurs de paroi sensiblement inférieures à celles des âmes en polyéthylène à haute densité, mais les âmes en ABS sont moins économiques.

Exemple 3:

Les avantages offerts par l'enveloppe cellulosique à haute densité et âme, en ce qui concerne le rendement et le rapport de compression, sont démontrés par un travail expérimental consistant à plisser et comprimer, à des rapports et rendements de compression élevés, des échantillons d'enveloppe cellulosique de taille 25 (21 mm de diamètre à l'état gonflé), sans renfort fibreux, ayant une épaisseur de paroi de 0,0254 mm. La teneur en humidité de l'enveloppe telle que plissée est d'environ 16,5% en poids, et un lubrifiant constitué d'une huile minérale est utilisé comme indiqué dans l'exemple 2. Les moyens de plissage du type utilisé dans l'industrie et analogues à ceux décrits dans le brevet N° 3461484 précité sont mis en œuvre pour plisser l'enveloppe, tandis qu'une torsion est imposée à l'enveloppe plissée, comme décrit dans le brevet N° 3397069 précité. Chaque enveloppe est ensuite comprimée sur des âmes tubulaires en polypropylène (polypropylène renforcé avec 20% de talc) afin d'être comparée à une enveloppe plissée par les mêmes procédés de plissage, mais comprimée sans âme. Les enveloppes à haute densité, sur âme, sont produites sur une machine de plissage du type à mandrin flottant, décrite en détail dans le présent mémoire, sauf qu'au cours de la compression finale effectuée sur l'âme, on permet à l'âme 31 de coulisser librement à travers le collier arrière 29 (fig. 3), de façon à comprimer efficacement l'âme simultanément par les deux extrémités. De plus, pour obtenir une compression plus uniforme, sur toute la longueur du bâton à enveloppe plissée, on comprime environ 24 m d'enveloppe à la fois (compression par étapes). Les échantillons sans âme et certains des échantillons comportant une âme sont conçus pour avoir un test en chute libre de 12,45 mm. D'autres échantillons à âme sont conçus de manière que l'âme tubulaire puisse être utilisée comme mandrin de bourrage à jeter après usage. Dans ces cas, le diamètre intérieur de l'âme équivaut effectivement au diamètre intérieur d'un mandrin de bourrage de 12,70 mm de diamètre extérieur, et l'article plissé n'exige pas de valeur particulière de test en chute libre par rapport au mandrin de bourrage. Pour tous les échantillons, l'enveloppe plissée est comprimée de façon à former une enveloppe finale d'une longueur d'environ 51 cm. On prépare environ 10 échantillons de chacune des configurations à âme et de chacune des configurations sans âme, constitués de longueurs d'enveloppe comprises entre 48 et 68 m.

Les résultats de ces travaux d'essais sont regroupés dans le tableau II. Pour des articles sans âme ayant une longueur d'enveloppe de 63 m et plus, une mauvaise cohérence conduit à des enveloppes qui se brisent et aucune mesure d'ajustement en chute n'est possible au bout d'une semaine. Pour des articles sans âme constitués de longueurs d'enveloppe de 58,2 à 60,5 m, des forces s'exerçant radialement vers l'intérieur, dues à la croissance de l'enveloppe (après 1 semaine), réduisent la dimension des ouvertures des enveloppes plissées à un point tel qu'elles ne satisfont plus à l'exigence du test en chute libre de 12,45 mm. A titre de comparaison, les meilleurs procédés de plissage disponibles donnent une enveloppe sans âme constituée d'une enveloppe plissée de 48 m de longueur, avec un rapport moyen de compression (sur dix échantillons) de 94,6 et un rendement moyen de compression d'environ 0,491. Une enveloppe compactée cellulosique plissée et comprimée, à haute densité et comportant une âme, selon l'invention, conçue pour avoir un test en chute libre de 12,45 mm, est produite par le même procédé de plissage. On obtient ainsi une enveloppe compactée dont l'ouverture intérieure de l'âme est égale à environ 59% du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé. Cette enveloppe compactée contient 60 m d'enveloppe et elle présente un rapport moyen de compression (sur dix échantillons) de 116,46 et un rendement moyen de compression de 0,653.

( Tableau en tête de la page suivante )

5

Ces données illustrent également une forme préférée de réalisation de l'invention dans laquelle sur la base d'une comparaison du test en chute libre, l'âme présente une dimension intérieure d'ouverture au moins aussi grande que celle que la même enveloppe aurait si io elle était plissée et fortement comprimée dans les mêmes conditions de plissage et de compression, sans âme, et au même rapport de compression. En particulier, la dimension de l'ouverture de l'âme d'articles ayant un rapport moyen de compression de 116,46 est de 12,62 mm. En comparaison, les dimensions d'ouvertures d'envelop-15 pes plissées sans âme, ayant des rapports de compression de 113,1 et 120,0, sont de 11,94 et 11,81 mm, respectivement, ce qui est sensiblement inférieur à la dimension de l'article comparable comportant une âme.

Une seconde série d'échantillons à haute densité, comportant 20 une âme, est produite, l'âme de l'article plissé étant utilisée comme mandrin de bourrage à jeter après usage, ayant un débit admissible équivalant effectivement à celui d'un mandrin normal de bourrage de 12,70 mm de diamètre extérieur (11,07 mm de diamètre intérieur). On obtient ainsi un article dans lequel l'ouverture intérieure de l'âme 25 est égale à environ 51% du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé. Cet article comprend 69 m d'enveloppe présentant un rapport moyen de compression (sur dix échantillons) de 133,4 et un rendement moyen de compression de 0,617.

On a poursuivi l'essai pour déterminer la qualité des articles à 30 enveloppe plissée et comprimée de cet exemple 3 (à la fois avec âme et sans âme), cette qualité étant mise en évidence par le nombre de piqûres présentes dans l'enveloppe plissée. Cinq enveloppes de chaque type d'échantillon ont été soumises à un essai pour déceler des piqûres par remplissage de l'enveloppe avec de l'eau et mise sous 35 pression interne. Les résultats donnés dans le tableau II montrent une tendance générale à l'accroissement de la détérioration par piqûres lorsque la longueur totale de l'enveloppe de l'article sans âme augmente. Par contre, on n'a relevé aucune piqûre dans les échantillons comportant une âme soumis aux essais.

40 En résumé, l'exemple 3 montre qu'il n'est pas possible de préparer une enveloppe cellulosique plissée et comprimée typique, de faible dimension, sans âme, à un rendement de compression d'au moins 0,5, sans diminution inacceptable de l'ouverture (diamètre). Par contre, ce résultat est aisément obtenu avec l'enveloppe compac-45 tée selon l'invention et, en fait, le rendement préféré de compression qui est d'au moins 0,6 est dépassé.

Exemple 4:

Un autre avantage de l'enveloppe plissée à haute densité et âme 50 selon l'invention est qu'elle réduit la tendance aux détériorations de l'enveloppe, c'est-à-dire à la formation de piqûres, par rapport à la même enveloppe plissée et comprimée dans les mêmes conditions, mais sans âme. Cela est dû au fait que l'âme réduit la croissance longitudinale par suite du frottement de surface et il faut une plus faible 55 compression pour maintenir un rapport de compression particulier en comparaison avec un bâton plissé sans âme. Etant donné que la formation de piqûres augmente avec la compression, l'enveloppe compactée selon l'invention permet de réduire ou d'éviter le problème possible de la détérioration de l'enveloppe.

60 En outre, l'âme permet de maintenir et fixer le rapport de compression à l'état complètement comprimé et elle permet d'élever encore plus les rapports de compression sans détériorations par piqûres.

Cette relation de compression entre les enveloppes plissées avec 65 âme et sans âme est illustrée par une série d'essais dans lesquels des longueurs de 48 m d'enveloppe cellulosique non fibreuse, de taille 25, sont plissées et comprimées de façon équivalente, avec et sans âme, jusqu'à une longueur de 38 cm et à un rapport initial de com-

11 649 684

Tableau II Enveloppes de petites dimensions

Sans âme

Avec âme

Pour mandrin

Pour test

à jeter

Pour test en chute libre de 12,45 mm

en chute libre

équivalant

de 12,45 mm

à un mandrin de 12,70 mm

Diamètre section de com

pression (mm)

14,605

14,48

12,45

Diam. ext. x diam. int. de

l'âme tubulaire (mm)

—

14,48 x 12,95

12,45x11,18

Longueur d'enveloppe (m)

48

56,2

59,5

60,5

63

65,2

67,5

60

69

Longueur de l'envel. (cm)

Comprimé

48,23

48,26

48,26

45,72

45,72

43,81

43,81

50,49

49,68

Déchargé

51,61

51,43

52,09

50,52

51,46

50,60

51,03

51,10

50,34

1 semaine

51,56

51,92

52,55

51,43

52,25

51,92

52,40

52,35

52,55

Rapp. de compression de

l'enveloppe

Comprimé

101,10

118,4

123,2

135,0

140,0

151,3

156,5

120,72

141,10

Déchargé

94,50

111,1

114,1

122,2

124,4

131,0

134,4

119,20

138,55

1 semaine

94,60

110,1

113,1

120,0

122,5

127,7

130,9

116,46

133,40

Diam. extérieur de l'enve

loppe (mm)

Comprimé

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

24,59

25,02

Déchargé

24,00

24,13

24,38

24,71

24,84

25,58

25,73

24,61

24,82

1 semaine

23,93

23,82

24,13

24,13

24,38

24,69

24,94

24,38

24,99

Ajust. en chute de l'enve

loppe (mm)

Déchargé

12,04

12,83

12,78

12,39

11,76

12,06

11,94

12,70

10,92

1 semaine

12,55

12,19*

11,94*

11,81*

BC*

BC*

BC*

12,62

10,79

Rendement de compression

de l'enveloppe (après

1 semaine)

0,491

—

—

—

—

—

—

0,653

0,617

Trous dans un groupe de

5 échantillons

1

0

• 1

0

1

2

2

0

0

BC = enveloppe cassée.

NA = pas de données disponibles.

* = enveloppe non fonctionnelle, car ne satisfaisant pas le test en chute libre de 12,45 mm demandé.

pression de 128. Après déchargement, on laisse les enveloppes plis- 45 sées, avec âme et sans âme, croître pendant une période de 7 d, sans maintien longitudinal supplémentaire. A ce stade, l'enveloppe avec âme ne présente une croissance longitudinale que de 10,16 mm (rapport de compression après croissance d'environ 125), tandis que l'enveloppe sans âme présente une croissance de 35,5 mm (rapport 50 de compression après croissance d'environ 117). Si l'objectif avait été un rapport final de compression de 125, il aurait fallu exercer une force initiale de compression plus élevée dans le cas du bâton plissé sans âme.

L'avantage de la plus faible tendance à la détérioration de l'enve- 55 loppe peut être utilisé d'une autre manière. Si l'utilisateur indique une force maximale de compression pouvant être appliquée sans provoquer de détérioration de l'enveloppe lors de l'application de cette force, l'article à âme peut être formé à un rapport de compression plus élevé et à un rendement de compression plus élevé que l'ar- 60 ticle sans âme.

Exemple 5:

On procède à une série d'essais en se basant sur les enseignements du brevet britannique N° 1167377 précité, et on compare les m résultats ainsi obtenus avec l'enveloppe cellulosique plissée à haute densité et âme selon l'invention.

En se basant sur les indications données dans le brevet britannique précité, on utilise un tube de polychlorure de vinyle de 40,97 mm de diamètre intérieur et une âme ayant une épaisseur de paroi de 0,254 mm, et une enveloppe cellulosique à renfort fibreux, de taille 2,5 (environ 6,1 cm de diamètre à l'état gonflé) est plissée par un appareil de plissage analogue à celui décrit dans le brevet N° 3461484 précité, puis comprimée à une longueur de 30,5 cm. Le tube de diamètre intérieur de 40,97 mm et l'enveloppe fibreuse de taille 2,5 sont choisis pour cet essai, car le tube est le plus petit tube en chlorure de polyvinyle disponible au moment de l'essai. Les échantillons d'enveloppes compactées sont préparés sur une machine de plissage du type à mandrin flottant, de la manière décrite plus en détail ci-dessus, l'enveloppe plissée étant transférée, après plissage, sur une âme disposée coaxialement au mandrin de plissage, sur un tronçon de diamètre réduit de ce dernier, puis finalement comprimée comme décrit dans l'exemple 1, et déchargée. Ces échantillons ont une teneur en humidité, à l'état plissé, d'environ 20% et un lubrifiant constitué d'une huile minérale est utilisé à l'intérieur (à raison d'environ 31 mg/100 cm2) et à l'extérieur (jusqu'à 16,5 mg/100 cm2). L'enveloppe est utilisée en trois longueurs différentes: 22,5, 30 et 37,5 m. En se basant sur l'enveloppe compactée, on obtient différents rapports de compression. Les articles obtenus font ensuite l'objet d'une mesure destinée à déterminer le diamètre intérieur de l'âme par le procédé du test en chute libre décrit précédemment. Dans le cas de l'échantillon ayant un rapport de compression de 75,

649 684

12

la dimension du test en chute libre est de 40,39 mm, ce qui indique pression, mais sans âme, et au même rapport de compression à l'état une réduction de la dimension du diamètre de l'âme de 0,584 mm. comprimé. Par exemple, avec l'enveloppe de taille 2,5, la dimension Dans le cas de l'échantillon ayant un rapport de compression de 100, moyenne de l'ouverture de l'enveloppe sans âme, qui est de la dimension du test en chute libre est de 39,12 mm, indiquant une 39,12 mm, est légèrement inférieure à la dimension moyenne de l'ou-diminution du diamètre de l'âme de 1,854 mm. Dans le cas de 5 verture intérieure de l'enveloppe avec âme, qui est de 39,29 mm,

l'échantillon ayant un rapport de compression de 125, la dimension quand bien même le rapport de compression final de ce dernier arti-du test en chute libre est inférieure à 38,10 mm. Cependant, l'âme se cle est sensiblement supérieur (138 au lieu de 114). De façon simi-déforme à une extrémité immédiatement après que l'enveloppe a été laire, avec l'enveloppe de taille 4, la dimension moyenne de l'ouver-comprimée et déchargée du mandrin. Cela montre l'inaptitude à ob- ture de l'enveloppe sans âme, qui est de 39,29 mm, est sensiblement tenir l'enveloppe compactée, cellulosique plissée à haute densité et "> inférieure à la dimension moyenne de l'ouverture de l'enveloppe âme selon l'invention en suivant les indications données dans le bre- avec âme, quand bien même le rapport final de compression de cette vet britannique précité. dernière est supérieur (138 au lieu de 128).

L'échantillon de 22,5 m de longueur s'ajuste encore sur le man- Une comparaison des résultats des essais décrits ci-dessus avec drin de bourrage de 39,52 mm de diamètre extérieur, mais le rende- ceux obtenus dans l'exemple 5 montre que le brevet britannique ment de compression n'est que de 0,43. Les échantillons de 30 m de 15 N° 1167377 précité n'indique ni même ne suggère l'utilisation d'une longueur présentent une réduction si importante de leur ouverture âme d'une manière permettant l'obtention simultanée des trois ca-qu'ils ne peuvent s'ajuster sur le mandrin. L'âme de l'échantillon de ractéristiques avantageuses de l'enveloppe cellulosique et âme selon 37,5 mm de longueur se referme complètement. l'invention: un rapport de compression élevé, un rendement de com pression élevé et une déformation-réduction limitée de l'ouverture de Exemple 6: 20 l'âme.

Les enveloppes cellulosiques fibreuses de dimensions analogues à (Tableau en tête de la page suivante)

celles de l'échantillon du type décrit dans l'exemple 5, préparé con- Exemple 7.

formément au brevet britannique N° 1167377 précité, sont préparées Une série d'essais est effectuée à l'aide d'une machine de plissage conformément à l'invention et comparées à des échantillons sans du type décrit dans le brevet N° 3461484 précité, en même temps âme afin de déterminer les limites de compressibilité telles qu'établies 25 qu'une torsion est appliquée à l'enveloppe plissée, comme décrit par la détérioration de l'enveloppe. Des enveloppes de taille 2,5 (en- dans le brevet N° 3397069 précité. Au cours de ces essais, on prépare viron 6,1 cm de diamètre à l'état gonflé) et de taille 4 (environ 7,1 cm des enveloppes cellulosiques plissées de faible diamètre, à haute den-de diamètre à l'état gonflé) sont plissées par une machine de plissage sité, avec âme, en utilisant, pour les âmes, différentes matières. Les analogue à celle décrite dans le brevet N° 3461484 précité. La teneur articles à âme sont produits sur une machine de plissage du type à en humidité des échantillons d'enveloppes de taille 2,5 et de taille 4, 30 mandrin flottant, comme décrit en détail dans le présent mémoire, à l'état plissé, est d'environ 20%. Une huile minérale est utilisée hormis que pendant la compression finale effectuée sur l'âme, on comme lubrifiant de la manière suivante: permet à l'âme 31 de glisser librement à travers le collier arrière 29

taille 2,5: environ 31 mg/100 cm2 (intérieur) et environ (fig. 3), ce qui permet une compression efficace de l'enveloppe simul-

15,5 mg/100 cm2 (extérieur); tanêment par ses deux extrémités. Les matières utilisées pour les taille 4: environ 26 mg/100 cm2 (intérieur) et environ 35 âmes au cours de ces essais sont du polypropylène (renforcé avec

14 mg/100 cm2 (extérieur). une charge de 20% de talc), du polystyrène et du polyéthylène à

Les enveloppes à âme sont comprimées sur des âmes en chlorure haute densité, chaque âme ayant un diamètre extérieur de 12,70 mm de polyvinyle, d'une manière identique à celle utilisée pour les enve- et une épaisseur de paroi de 0,635 mm. L'enveloppe utilisée est une loppes de l'exemple 5. Les échantillons sont comprimés jusqu'à une enveloppe de cellulose de taille 25 (sans support fibreux), et chaque longueur de 30,5 cm, à un rapport de compression de 150, ce qui re- 40 enveloppe a 60 m de longueur. Sur tous les échantillons, la teneur en présente le rapport de compression le plus élevé pouvant être obtenu humidité à l'état tel que plissé est d'environ 16,5% et de l'huile miné-sans détérioration de l'enveloppe de taille 2,5. Tous les échantillons raie est utilisée comme lubrifiant, à l'intérieur (environ 2,2 à sont réalisés de manière à s'ajuster sur un mandrin de bourrage de 3,1 mg/100 cm2) et à l'extérieur (jusqu'à 11 mg/100 cm2).

39,52 cm de diamètre. Les âmes utilisées ont un diamètre extérieur Les résultats des essais, regroupés dans le tableau IV, montrent de 43,51 mm et une épaisseur de paroi de 1,27 mm. Les échantillons 45 que le coefficient de frottement, relativement plus faible, de l'âme en à âme sont retenus de manière à ne pas pouvoir se dilater longitudi- polyéthylène à haute densité permet de comprimer l'enveloppe plis-nalement au moyen d'un tenon, et les échantillons sans âme sont re- sée à un rapport de compression notablement supérieur à celui obtenus (seulement en partie) en étant logés dans une boîte en carton. tenu avec les autres matières constitutives des âmes.

Les résultats des essais sont donnés dans le tableau III. Les enve- D'après les travaux des essais décrits dans les exemples 2 à 7, on loppes de taille 2,5, comportant une âme, présentent une dimension 50 peut voir que la conception d'une âme pour l'enveloppe selon l'in-finale de l'ouverture de l'âme légèrement trop petite pour pouvoir vention est basée sur des propriétés de la matière constituant l'âme, s'ajuster sur le mandrin, mais cependant plus grande que celle de telles que la résistance mécanique, le module d'élasticité et la résis-l'ouverture des articles sans âme, quand'bien même les articles à âme tance au fluage. Ces propriétés déterminent l'épaisseur qu'il faut présentent un rapport de compression d'environ 138, alors que les donner à la paroi de l'âme pour résister aux forces d'expansion enveloppes sans âme ont un rapport de compression qui n'est que 55 s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe et tendant à déformer et ré-d'environ 114. En pratique, un rapport de compression légèrement duire la dimension de l'ouverture de l'âme. Le coefficient de frotte-inférieur aurait permis à l'âme de s'ajuster convenablement sur le ment de la matière de l'âme détermine l'amplitude des forces de mandrin. Les articles de taille 4, comportant une âme, sont fonction- compression longitudinales qu'il faut exercer pour comprimer l'en-nels (en ce qui concerne le rapport de compression ) après 15 d à un veloppe afin d'atteindre des rapports de compression extrêmement rapport de compression de 138,46. Les articles de taille 4 sans âme 60 élevés.

présentent une diminution d'ouverture les rendant inaptes à une uti- Il apparaît que de nombreux facteurs sont à considérer dans le lisation après 15 d, avec un rapport de compression mesuré de 128,48. choix de la matière de l'âme, ces facteurs comprenant le coefficient

L'exemple 6 illustre également, dans le cas d'enveloppes renfor- de frottement, la résistance au fluage, le module d'élasticité, la dispo-cées de fibre et âme, une forme préférée de réalisation de l'invention nibilité sous forme extrudée, le coût, l'aptitude à la mise en forme, la dans laquelle, sur la base d'une comparaison des tests en chute libre, « soudabilité et la disponibilité sous forme renforcée. La matière fina-l'âme présente une dimension d'ouverture intérieure au moins aussi lement choisie peut différer suivant différentes applications. Du po-grande que celle qu'aurait la même enveloppe fibreuse plissée et for- lyéthylène à haute densité et du chlorure de polyvinyle conviennent tement comprimée dans les mêmes conditions de plissage et de com- aux enveloppes de grande dimension selon l'invention.

13

649 684

Tableau III

Enveloppe fibreuse (pour mandrin de bourrage de 39,52 mm de diamètre)

Enveloppe de taille 2,5 (6,1 cm de diamètre à l'état gonflé)

Enveloppe de taille 4 (7,1 cm de diamètre à l'état gonflé)

avec âme sans âme avec âme sans âme

Diamètre extérieur x diamètre intérieur de l'âme tubulaire (mm)

43,51 x 40,97

—

43,51 x 40,97

—

Longueur de l'enveloppe (m)

45

45

45

45

Nombre d'échantillons

9

17

9

17

Rapport de compression de l'enveloppe (moyenne) 2 jours 15 jours

138,46 138,46

114,28 113,92

138,46 138,46

130,91 128,48

Test en chute libre de l'enveloppe (moyenne mm) 2 jours 15 jours

39,73 39,29

39,42 39,12

40,21 40,18

39,37 39,29

Tableau IV Enveloppe de faibles dimensions

Ame tubulaire ... 12,70 mm de diamètre extérieur x 11,43 mm de diamètre intérieur (pour utilisation comme mandrin de bourrage)

Enveloppe ... taille 25; cellulose; 60 m de longueur

Matière de l'âme

Polypropylène renforcé de talc

Polystyrène

Polyéthylène haute densité

Rapport de compression de l'enveloppe compactée

Comprimée

149,3

148,0

174,0

Déchargée

139,5

142,0

158,7

1 semaine

137,1

140,4

150,9

Test en chute libre de l'enveloppe compactée

Déchargée (mm)

10,67

10,92

10,92

1 semaine (mm)

10,67

10,92

10,92

Exemple 8: 50

Une autre série d'essais est effectuée sur des enveloppes à haute densité et âme, analogues à ceux décrits dans l'exemple 3 et regroupés dans le tableau II. La seule différence est que, au lieu de procéder à une compression finale par les deux extrémités, la compression s'effectue par une extrémité, de la même manière que celle utilisée 55 pour les enveloppes plissées et sans âme, données dans le tableau II, et les enveloppes plissées et comprimées sont transférées sur l'âme.

Les résultats de ces essais sur des enveloppes à haute densité et âme, comportant une enveloppe cellulosique non fibreuse de taille 25, sont groupés dans le tableau V et ils sont à comparer aux eo données portant sur une enveloppe sans âme, indiquées dans le tableau II. L'enveloppe à haute densité et âme, destinée à présenter un test en chute de 12,45 mm, présente un rapport moyen de compression (sur 15 échantillons) de 129,2 et un rendement moyen de compression de 0,67. L'enveloppe à haute densité et âme, destinée à 65 servir de mandrin de bourrage de 12,70 mm de diamètre extérieur, présente un rapport moyen de compression (sur 15 échantillons) de 140,1 et un rendement moyen de compression de 0,64.

En résumé, alors que l'exemple 3 montre qu'il n'est pas possible de préparer une enveloppe cellulosique plissée et comprimée typique, de faibles dimensions et sans âme, ayant un rendement de compression d'au moins 0,5, en procédant à une compression par une seule extrémité, sans faire apparaître une diminution élevée et inacceptable de l'ouverture, ce résultat est obtenu aisément avec l'enveloppe compactée selon l'invention et, en fait, le rendement préféré de compression, qui est d'au moins 0,6, est dépassé. Aucun équipement n'était disponible pour procéder à une compression par les deux extrémités d'enveloppes compactées sans âme.

( Tableau en page suivante)

Exemple 9:

Une autre série d'essais est effectuée, essais au cours desquels une enveloppe cellulosique de taille 25 (sans renfort fibreux) est utilisée pour la préparation d'enveloppes compactées plissées à haute densité, sans âme et avec âme, à divers rapports de compression, ces enveloppes faisant l'objet d'un examen en ce qui concerne le test en chute libre (fig. 8) et la cohérence (fig. 9). Toutes les enveloppes compactées sont préparées à partir de 48 m d'enveloppe et les enveloppes

649 684 14

Tableau V Enveloppe de faibles dimensions plissées et comprimées ont des longueurs différentes qui dépendent du rapport de compression. La teneur en humidité de l'enveloppe telle que plissée est d'environ 16,5% en poids, et de l'huile minérale est utilisée comme lubrifiant interne (environ 2,2 à 3,1 mg/100 cm2 de surface interne) et comme lubrifiant externe (jusqu'à environ 11 mg/100 cm2 de surface externe) pendant le plissage.

Des moyens de plissage du type décrit dans le brevet N° 3461484 précité sont utilisés pour plisser l'enveloppe, tandis qu'une torsion est appliquée à l'enveloppe plissée, comme décrit dans le brevet N° 3397069 précité. L'enveloppe est comprimée totalement de la manière classique, à partir d'une extrémité, sur la section de compression du mandrin d'une machine de plissage du type à mandrin flottant, comme représenté globalement sur la fig. 3. Après compression, l'enveloppe plisée est déchargée directement sur une âme tubulaire. Cette dernière est réalisée en polychlorure de vinyle et elle présente un diamètre extérieur de 14,22 mm et un diamètre intérieur de 12,85 mm. Au cours d'un premier groupe d'essais, on utilise un mandrin ayant une section de compression de 14,60 mm de diamètre. Pour l'autre groupe d'essais, le diamètre de la section de compression du mandrin est de 15,11 mm.

Le test en chute libre et la cohérence des articles plissés à haute densité, sans âme et avec âme, sont mesurés, de même que le rapport de compression, 7 d après le déchargement, et les données ainsi obtenues sont indiquées en fonction du rapport de compression sur les fig. 8 et 9.

La fig. 8 montre que le test en chute libre pour des enveloppes plissées et comprimées sans âme (formées sur des sections de compression de mandrin de 14,60 mm, comme indiqué par la courbe A, et de 15,11 mm, comme indiqué par la courbe B) diminue de façon continue lorsque le rapport de compression augmente dans la plage de 95 à 120, le rapport de compression étant indiqué en abscisses et le diamètre de tige du test en chute libre étant indiqué en ordonnées, en millimètres. Etant donné que la dimension minimale acceptable de l'ouverture d'une enveloppe de taille 25 (diamètre de 21 mm à l'état gonflé) est de 12,45 mm (trait pointillé horizontal), le rapport de compression maximal que l'on peut utiliser avec le mandrin de

14,60 mm est d'environ 99. Il convient de noter qu'en utilisant un mandrin plus grand (15,11 mm), la dimension minimale d'ouverture peut être atteinte avec un rapport de compression légèrement plus élevé (environ 103), mais cela augmente le risque de détérioration de l'enveloppe par formation de trous. De plus, lorsque l'on utilise des sections de mandrin de plus en plus grandes, supérieures à 14,60 mm pour une enveloppe de taille 25, on accroît progressivement le risque de blocage sur le mandrin, d'interruption de production et de pourcentage de déchets. Autrement dit, il est reconnu de l'homme de l'art que, dans le domaine du plissage, le réglage optimal pour permettre un plissage sans problèmes d'une enveloppe de dimension particulière est celui utilisant le mandrin le plus petit donnant l'ouverture de dimension souhaitée.

En comparaison de la limitation, indiquée ci-dessus, du rapport de compression d'une enveloppe plissée sans âme, due à la dimension demandée pour l'ouverture (ce rapport limite étant 99), la fig. 8 montre que pour une enveloppe de taille 25, comportant une âme, le so test en chute libre est constant lorsque le rapport de compression s'élève jusqu'à une valeur de 124 et que l'on utilise le même mandrin de 14,60 mm (courbe A). Si l'on augmente davantage le rapport de compression, l'ouverture intérieure de l'âme commence à se déformer vers l'intérieur sous l'effet de la force excessive exercée vers l'in-55 térieur par l'enveloppe plissée. Par conséquent, la valeur 124 représente une limite supérieure pratique du rapport de compression pour cette forme particulière de réalisation dans laquelle le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est d'environ 21 mm, le rapport de compression est supérieur à 100 et le diamètre de tige du test de chute est 60 d'au moins 12,45 mm.

On a découvert de façon imprévue que, lorsque le rapport de compression d'enveloppes plissées sans âme, constituées d'une enveloppe cellulosique (avec un renfort fibreux) est dans le domaine du rapport de compression que l'on peut obtenir avec l'enveloppe à 65 âme selon l'invention, la cohérence des enveloppes sans âme diminue progressivement lorsque le rapport de compression augmente. Cela est contraire aux prévisions, car aux rapports de compression inférieurs tels que ceux utilisés en pratique industrielle, il est connu que

Pour un mandrin

Pour le test

à jeter

en chute libre

équivalant

de 12,45 mm

à un mandrin de 12,70 mm

Diamètre section de compression (mm)

14,60

13,00

Diamètre extérieur x diamètre intérieur de l'âme tubulaire (mm)

14,22 x 12,95

12,70x11,43

Longueur d'enveloppe (m)

60

60

Longueur d'enveloppe compactée (mm)

Comprimée

432

381

Déchargée

473

434

1 semaine

472

435

Rapport de compression de l'enveloppe compactée

Comprimée

141,2

160,0

Déchargée

128,8

140,3

1 semaine

129,2

140,1

Diamètre extérieur de l'enveloppe compactée (mm)

Comprimée

NA

NA

Déchargée

24,97

23,85

1 semaine

24,87

25,07

Test en chute libre de l'enveloppe compactée (mm)

Déchargée

12,65

10,92

1 semaine

12,55

10,74

Rendement de compression de l'enveloppe compactée

(après 1 semaine)

0,67

0,64

NA = pas de données disponibles

35

40

15

649 684

la cohérence de la même enveloppe sans âme augmente progressivement avec le rapport de compression.

Cette découverte inattendue, selon laquelle la cohérence diminue lorsque le rapport de compression augmente dans le cas d'enveloppes cellulosiques plissées sans âme, est illustrée sur la fig. 9 pour une enveloppe de taille 25, la cohérence étant donnée en ordonnées et le rapport de compression en abscisses. Il convient de noter que pour un mandrin de 14,60 mm, la cohérence diminue de façon presque constante et descend rapidement d'environ 56 N/cm (rapport de compression de 100) à une valeur au moins aussi basse que 17 (rapport de compression 125). Le dernier rapport de compression n'est que légèrement supérieur à la cohérence minimale acceptable du point de vue commercial, qui est de 14 N/cm, et elle est sensiblement inférieure à la cohérence préférée qui est de 28 N/cm. Par contre, avec l'enveloppe plissée à haute densité et âme selon l'invention, aucune limitation n'est imposée à la cohérence, car l'enveloppe plissée et comprimée est supportée par la paroi extérieure de l'âme avec laquelle elle est en contact fonctionnel.

On pense, sans la comprendre complètement, que la relation précitée entre la cohérence et le rapport de compression, dans le cas des enveloppes cellulosiques plissées et sans âme, dépend du degré de compression des plis de l'enveloppe. Une explication possible est que, dans la plage inférieure des rapports de compression, la compression des plis génère un emboîtement plus étroit des cônes les uns dans les autres, ce qui accroît la surface de contact entre les cônes adjacents et, par conséquent, la cohérence. Cependant, lorsque l'on accroît davantage la compression pour atteindre des rapports de compression encore plus élevés, la forte compression peut rompre l'emboîtement des cônes, ce qui réduit la cohérence. Cette explication possible est conforme à l'observation expérimentale selon laquelle, lorsque le rapport de compression d'enveloppes cellulosiques plissées sans âme est augmenté progressivement, la cohérence s'élève initialement jusqu'à une valeur maximale, puis diminue progressivement. L'explication possible est également conforme à l'observation expérimentale selon laquelle des enveloppes de plus grande dimension ont des cohérences plus élevées, à des rapports de compression plus élevés, que des enveloppes de plus faible dimension (fig. 11 décrite ci-après). Cela peut être dû aux plus grandes surfaces par lesquelles les cônes adjacents sont en contact les uns avec les autres dans des enveloppes de dimensions relativement grandes.

Les données concernant l'enveloppe de taille 25, de 48 m de longueur, indiquées sur les fig. 8 et 9, soutiennent également les critères principaux demandés selon l'invention, à savoir que l'article à âme doit avoir un rendement de compression qui ne soit pas inférieur à 0,50, et que son rapport de compression et son rendement de compression soient respectivement supérieurs à ceux de la même longueur d'enveloppe, plissée et fortement comprimée dans les mêmes conditions de plissage et de compression, mais sans âme. En particulier, les caractéristiques présentées par les échantillons au bout de 7d:

a) l'article à âme ayant le rapport de compression le plus élevé qui satisfait le test en chute libre minimal de 12,45 mm demandé,

b) l'article sans âme qui est plissé et comprimé dans les mêmes conditions que l'échantillon a, et c) l'article sans âme ayant le rapport de compression le plus élevé, qui satisfait également au même test en chute libre minimal demandé, sont comme suit:

Echantillon

Test en chute libre

Rapport de compression

Rendement de compression a) article avec âme

12,70 mm

124

0,66

b) article sans âme

11,68 mm

116

0,54

c) article sans âme

12,70 mm

98

0,44

Ces données montrent que le test en chute libre, le rapport de compression et le rendement de compression de l'échantillon a sont tous supérieurs à ceux de l'échantillon b. De plus, l'échantillon b ne constitue pas un produit acceptable, car l'enveloppe présente une croissance vers l'intérieur de l'ouverture, cette croissance étant telle que l'enveloppe de l'échantillon b ne satisfait pas à l'ajustement en chute minimal demandé. Connaissant ce défaut de l'ouverture de l'échantillon b, l'article sans âme c constitue la meilleure enveloppe plissée sans âme qui pourrait exécuter la même fonction que l'article à âme a. Sur cette base, l'échantillon a représente une amélioration de 26% en ce qui concerne le rapport de compression et de 50% en ce qui concerne le rendement de compression.

Exemple 10:

Une autre série d'essais, analogues aux essais de l'exemple 9 portant sur une enveloppe de taille 25, est effectuée avec trois tailles différentes (plus petites et plus grandes) d'enveloppes cellulosiques, sans renfort fibreux. Ces enveloppes sont de la taille 17 (diamètre de 15,5 mm à l'état gonflé et épaisseur de paroi de 0,025 mm), de la taille 21 (diamètre de 18,5 mm à l'état gonflé et épaisseur de paroi de 0,025 mm) et de la taille 27 (diamètre de 22,6 mm à l'état gonflé et épaisseur de paroi de 0,025 mm). Une différence par rapport aux essais de l'exemple 9 est que, au lieu d'utiliser la même longueur d'enveloppe et de préparer différentes longueurs des enveloppes selon le rapport de compression, dans ces essais, on fait varier la longueur de l'enveloppe et les enveloppes sont comprimées de manière à avoir sensiblement la même longueur finale pour chaque taille d'enveloppe (7 d après le déchargement). Dans le cas de l'enveloppe de taille 17, la longueur finale du bâton est d'environ 40,5 cm, alors que cette longueur est d'environ 52,1 cm dans le cas des enveloppes des tailles 21 et 27.

Une autre différence entre ces essais et ceux de l'exemple 9 est que l'on ne prépare pas d'articles à âme à partir d'une enveloppe de taille 17, de taille 21 ou de taille 27. Cependant, dans un autre essai similaire, une enveloppe cellulosique plissée à haute densité et âme est préparée à partir d'une enveloppe de taille 21 et cet article présente les caractéristiques suivantes: un rapport de compression de 119,8; un rendement de compression de 0,66, et une dimension de l'ouverture intérieure de l'âme de 10,72 mm. Par conséquent, cette enveloppe plissée à âme convient à une utilisation sur le mandrin de bourrage prévu dont le diamètre extérieur est de 10,31 mm. Ainsi que le montrent les courbes correspondant au bâton plissé sans âme pour l'enveloppe de taille 21, sur les fig. 10 et 11 (décrites ci-après), ces caractéristiques remarquables ne peuvent pas être même approchées par l'enveloppe plissée sans âme de l'art antérieur.

Hormis les différences précitées, on prépare les bâtons plissés à haute densité et sans âme, à partir d'enveloppes des tailles 17, 21 et 27, de la même manière que pour les enveloppes plissées à haute densité et sans âme, de taille 25. Après déchargement et stockage pendant 7 d sans retenue longitudinale, les enveloppes obtenues sont soumises à des mesures de test en chute libre et de cohérence. Les données sont résumées par les courbes de la fig. 10 (ajustement en chute) et de la fig. 11 (cohérence), en fonction du rapport de compression.

Un examen de la fig. 10 montre que, de même que pour l'enveloppe de taille 25 (fig. 8), les tests en chute libre des trois tailles d'enveloppes diminuent progressivement et de façon sensiblement constante lorsque le rapport de compression augmente, le test en chute libre étant indiqué en ordonnées, en millimètres, et le rapport de compression en abscisses. Dans le cas de l'enveloppe de taille 17, l'ajustement en chute minimal acceptable est de 9,14 mm (indiqué par le trait horizontal pointillé), de sorte que du point de vue du test en chute libre, le rapport maximal de compression qui peut être atteint avec l'enveloppe plissée sans âme de l'art antérieur est d'environ 80. De la même manière, avec l'enveloppe de taille 21 le test en chute libre minimal acceptable est de 10,41 mm, de sorte que le rapport maximal de compression pouvant être obtenu avec l'enveloppe plissée sans âme de l'art antérieur est d'environ 98. Enfin, avec l'enveloppe de taille 27, le test en chute libre minimal acceptable est de 13,46 mm, de sorte que le rapport maximal de compression

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

649 684

16

pouvant être atteint avec l'enveloppe plissée sans âme de l'art antérieur est 130.

Si l'on considère à présent les courbes donnant la cohérence en fonction du rapport de compression, sur la fig. 11, on voit que toutes ces courbes montrent la relation imprévue, décrite ci-dessus, selon laquelle la cohérence diminue lorsque le rapport de compression augmente dans la plage supérieure des rapports de compression pour chaque taille d'enveloppe. Pour la taille 17, la cohérence est faible sur toute la plage testée des rapports de compression 60-125, connaissant la valeur minimale acceptable de 14 N/cm (trait pointillé horizontal). Dans le cas de l'enveloppe plissée et sans âme de taille 17, le rapport de compression maximal pouvant être atteint, compte tenu de la cohérence, est également d'environ 80. Pour la taille 21, la cohérence est également faible sur toute la plage testée des rapports de compression de 70-120, et si l'on se base sur la valeur minimale acceptable de cohérence qui est de 14 N/cm, le rapport maximal de compression pouvant être atteint, compte tenu de la cohérence, est d'environ 102.

Dans le cas de l'enveloppe plissée et sans âme de taille 27, la plage complète, mentionnée ci-dessus, de relation entre la cohérence et l'accroissement du rapport de compression est illustrée. Autrement dit, pour des rapports de compression s'élevant jusqu'à environ 120, la cohérence augmente lorsque le rapport de compression augmente. Cependant, au-delà des rapports de compression d'environ 122, la cohérence diminue à un rythme à peu près constant et relativement accentué.

Les fig. 10 et 11 montrent que le test en chute libre et la cohérence demandés imposent des restrictions importantes à l'utilisation de rapports de compression élevés avec des enveloppes plissées sans âme de l'art antérieur, formées à partir d'enveloppes cellulosiques des tailles 17, 21 et 27. Dans chaque cas, l'enveloppe selon l'invention permet d'atteindre des rapports de compression sensiblement supérieurs avec une dimension d'ouverture de l'âme acceptable et une cohérence plus élevée, et avec également une plus faible tendance à la détérioration de l'enveloppe par formation de piqûres. En particulier, une enveloppe plissée de taille 17, avec âme, selon l'invention, constituée d'une enveloppe ayant un diamètre d'environ 15,5 mm et présentant un test en chute libre d'au moins 9,14 mm, possède de préférence un rapport de compression supérieur à 80. De plus, une enveloppe plissée de taille 21, avec âme, selon l'invention, comprenant une enveloppe d'environ 18,54 mm de diamètre à l'état gonflé et présentant un test en chute libre d'au moins 10,41 mm, possède de préférence un rapport de compression supérieur à 98. Enfin, une enveloppe plissée de taille 27, avec âme, selon l'invention, comportant une enveloppe ayant un diamètre d'environ 22,6 mm à l'état gonflé et présentant un test en chute libre d'au moins 13,46 mm, possède de préférence un rapport de compression supérieur à 130.

Exemple 11:

Les avantages de rapport et de rendement de compression des formes de réalisation de l'invention, constituées par des enveloppes de type à renfort fibreux, de dimensions intermédiaires, sont démontrés au cours d'une autre série d'essais portant sur des échantillons avec âme et sans âme. Des enveloppes des tailles 43, 47 et 60, ayant des largeurs à plat de 58,5 à 83,8 mm, sont utilisées pour la préparation d'enveloppes plissées et comprimées, avec âme et sans âme, destinées à s'ajuster sur un mandrin de bourrage d'un diamètre extérieur de 27,25 ± 0,127 mm. Des enveloppes de tailles 70, 80 et 100, ayant des largeurs à plat de 95,25 à 139,7 mm, sont utilisées pour la préparation d'enveloppes plissées et comprimées, avec âme et sans âme, destinées à s'ajuster sur un mandrin de bourrage d'un diamètre extérieur de 39,52 ± 0,127 mm. L'épaisseur de la paroi de l'enveloppe de chacun des échantillons est d'environ 0,0787 mm. La teneur en humidité de l'enveloppe telle que plissée est d'environ 20%, et une huile minérale est utilisée comme lubrifiant intérieur (à raison d'environ 6,8 mg/100 cm2 de surface interne) et comme lubrifiant extérieur (jusqu'à environ 4,6 mg/100 cm2 de surface externe). Les diamètres à l'état gonflé de ces enveloppes à renfort fibreux sont les suivants:

Taille

Diamètre à l'état gonflé (mm)

43

37,59

47

40,33

60

52,40

70

60,63

80

70,41

100

88,52

Au cours dé ces essais, des enveloppes de différentes longueurs sont comprimées afin que l'on obtienne des enveloppes compactées ayant sensiblement la même longueur, à tous les rapports de compression, pour une taille d'enveloppe particulière. Ces longueurs présentées par les enveloppes comprimées sont les suivantes: 26,7 cm pour la taille 43; 25,4 cm pour la taille 47; 22,9 cm pour la taille 60; et 30,5 cm pour les tailles 70, 80 et 100.

Tous les échantillons d'enveloppes compactées sont préparés sur une machine de plissage du type à mandrin flottant telle que décrite précédemment. Les moyens de plissage sont du type utilisé dans l'industrie et analogues à ceux décrits dans le brevet N° 3461484 précité. Des échantillons multiples sont préparés dans chacune des conditions. Les échantillons sans âme sont plissés et comprimés à partir d'une extrémité sur le mandrin jusqu'au rapport maximal de compression permis sans détérioration de l'enveloppe et à des rapports de compression inférieurs. Le rapport maximal de compression «sans détérioration» est déterminé par des essais visant à déceler la présence de trous et consistant à remplir l'enveloppe avec de l'eau et à lui appliquer une pression interne. Lorsqu'une détérioration est détectée, d'autres échantillons sont préparés à des rapports de compression légèrement inférieurs et ils sont soumis à l'essai à l'eau pour la détection de piqûres, comme indiqué. Le cycle est répété jusqu'à ce que l'on atteigne un rapport de compression donnant des enveloppes intactes, et ce rapport constitue le rapport maximal de compression.

Après compression sur le mandrin, les échantillons sans âme, des tailles 43, 47 et 60, sont transférés de la machine de plissage sur un tube de matière plastique de faible diamètre (27,9 mm) à des fins de manipulation et, après environ 1 h, ils sont retirés des tubes et introduits dans un filet. Ce dernier est ligaturé aux deux extrémités et le filet d'enveloppement, ainsi ligaturé aux extrémités, constitue la pratique industrielle utilisée pour faciliter les manipulations. Cette disposition confère une légère retenue s'opposant à la croissance longitudinale. Les échantillons sans âme, des tailles 70, 80 et 100, sont transférés directement de la machine de plissage dans un film de polychlorure de vinyle qui les enveloppe et qui exerce une retenue extrême très limitée. Cette opération constitue également une pratique commerciale destinée à faciliter les manipulations.

Les âmes sont réalisées en polychlorure de vinyle rigide. Dans le cas des tailles d'enveloppes 43, 47 et 60, le diamètre extérieur de l'âme est de 31,24 mm et l'épaisseur de la paroi de l'âme est de 1,27 mm. Dans le cas des enveloppes des tailles 70, 80 et 100, l'âme présente un diamètre extérieur de 43,51 mm et une épaisseur de paroi de 1,27 mm également.

Après plissage, les échantillons devant recevoir une âme sont déplacés longitudinalement du mandrin sur des âmes qui sont disposées coaxialement au mandrin de plissage, autour d'un tronçon de diamètre réduit du mandrin, de la manière décrite précédemment et illustrée sur la fig. 3. L'enveloppe plissée est ensuite comprimée sur l'âme, par une extrémité, jusqu'au rapport de compression souhaité, puis elle est déchargée. Les échantillons avec âme sont comprimés jusqu'à des rapports de compression équivalents à ceux utilsés pour les échantillons sans âme.

Après déchargement, l'enveloppe plissée à âme reçoit des moyens équivalents aux disques 35 de maintien, montés sur l'âme et à la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

17

649684

bride 39 (comme montré sur la fig. 6), placés aux extrémités opposées de l'enveloppe plissée afin de maintenir la longueur déchargée pendant la période de stockage de 7 d. Ce degré de retenue extrême dans la direction longitudinale n'est pas assuré dans le cas des enveloppes sans âme, car ces dernières risquent alors de se déformer ou de croître vers l'intérieur suffisamment pour ne pas pouvoir être ajustées sur le mandrin de bourrage souhaité. Par conséquent, le filet et le film de matière plastique d'enveloppement utilisés avec les enveloppes sans âme n'assurent pas une retenue longitudinale importante.

Les longueurs des enveloppes sont mesurées avant le déchargement, aussi bien dans le cas des échantillons sans âme que dans celui des échantillons avec âme, et elles sont de nouveau mesurées après la période de stockage de 7 d. Les résultats de ces mesures sont donnés sur la fig. 12 pour les enveloppes à renfort fibreux des tailles 43, 47 et 60, et sur la fig. 13 pour les enveloppes fibreuses des tailles 70, 80 et 100, avec des rapports de compression donnés en fonction de la largeur à plat de l'enveloppe, les rapports de compression étant indiqués en ordonnées et la largeur à plat de l'enveloppe étant donnée en abscisses, de même que la taille de l'enveloppe.

Sur les fig. 12 et 13, la courbe inférieure A représente l'enveloppe plissée et comprimée, sans âme, après 7 d de stockage. La courbe médiane B représente l'enveloppe plissée et comprimée, avec âme, également après 7 d de stockage, et la courbe supérieure C (en traits pointillés) représente l'enveloppe plissée et comprimée, avec âme, immédiatement après la compression. Cette dernière courbe est indiquée, car elle représente un état qu'il est possible d'obtenir avec l'invention, mais qui ne peut être obtenu avec une enveloppe plissée et sans âme de l'art antérieur. Autrement dit, en «bloquant» les extrémités opposées de l'enveloppe avec âme après compression, mais avant le déchargement, par exemple au moyen d'éléments extrêmes de retenue longitudinale, le rapport initial (et le plus élevé) de compression peut être maintenu sans perte d'autres caractéristiques essentielles du bâton. Par exemple, la diminution de la dimension de l'ouverture est minimale, car l'âme empêche l'enveloppe comprimée de croître radialement vers l'intérieur. Cependant, si l'on utilisait des éléments extrêmes de retenue longitudinale avec une enveloppe sans âme, immédiatement après le déchargement, le rapport initial de compression, qui est le plus élevé, serait conservé, mais il se produirait une croissance supplémentaire vers l'intérieur de l'ouverture, cette croissance dépassant celle se produisant en l'absence de toute retenue extrême longitudinale. Etant donné que l'utilisateur emploie le mandrin de plissage le plus petit possible pour l'obtention des résultats optimaux (pour les raisons indiquées précédemment) suivant toute vraisemblance, la croissance radiale intérieure supplémentaire résulterait en une ouverture dont la dimension serait trop faible pour permettre un ajustement sur le mandrin de bourrage prévu.

Plus particulièrement, la fig. 12 montre que, si l'on se base sur une comparaison des valeurs des rapports de compression au bout de 7 d pour une enveloppe à renfort fibreux de taille comprise entre 43 et 60, sans âme et avec âme (les deux courbes inférieures), la plus faible amélioration est obtenue avec l'enveloppe de taille 43 et, dans ce cas, la différence est d'environ 78 moins 60, soit un accroissement du rapport de compression d'environ 30% lors de l'utilisation de l'enveloppe avec âme. La plus grande amélioration est obtenue avec l'enveloppe de taille 60 et, dans ce cas, la différence est de 129 moins 79, soit environ une amélioration de 63% du rapport de compression en utilisant l'enveloppe avec âme. L'amélioration maximale théorique, si l'on se base sur la comparaison du rapport de compression après 7 d d'une enveloppe sans âme (courbe la plus basse) avec le rapport de compression initial le plus élevé (courbe en traits pointillés, à la partie supérieure), est sensiblement plus grande. Par exemple, avec une enveloppe de taille 43, la différence est de 97 moins 60, soit un rapport de compression supérieur de 62%, et avec l'enveloppe de taille 60, la différence est de 146 moins 79, soit environ 85%.

Une comparaison des rendements de compression et des rapports de compression pour les enveloppes fibreuses plissées, sans âme et avec âme, de tailles 43, 47 et 60, tels que décrits dans l'exemple 11, s'établit comme suit:

Taille de l'enveloppe

Rendement de compression (et rapport de compression)

Sans âme (7d)

Avec âme (7 d)

Avec âme (initial)

43

0,54 (60)

0,74 (78)

0,78 (82)

47

0,53 (66)

0,76 (95)

0,81 (102)

60

0,45 (79)

0,75(130)

0,85 (147)

La fig. 13 montre que, si l'on se base sur une comparaison des valeurs des rapports de compression après 7 d pour enveloppe à renfort fibreux, de taille 70-100, sans âme et avec âme, l'amélioration du rapport de compression est inférieure à celle obtenue avec l'enveloppe de taille 43-60, mais elle reste importante. L'amélioration la plus faible est obtenue avec l'enveloppe de la taille 80 et, dans ce cas, la différence est de 166 moins 154, soit environ 8%. L'amélioration maximale théorique, sur la base d'une comparaison du rapport de compression, après 7 d, de l'enveloppe sans âme avec le rapport de compression initial le plus élevé pour l'enveloppe de la taille 80, est de 180 moins 154, soit environ 17%.

Une comparaison des rendements de compression et des rapports de compression pour les enveloppes fibreuses plissées, sans âme et avec âme, de tailles 70, 80 et 100, tels que décrits dans l'exemple 11, s'établit comme suit:

Taille de l'enveloppe

Rendement de compression (et rapport de compression)

Sans âme (7 d)

Avec âme (7 d)

Avec âme (initial)

70

0,66(129)

0,77(141)

0,82(150)

80

0,63 (154)

0,71 (166)

0,77 (180)

100

0,50 (167)

0,59 (187)

0,70 (220)

Bien que la cohérence soit aussi importante avec les enveloppes cellulosiques à renfort fibreux, elle ne cause pas de problèmes aussi graves que ceux rencontrés avec les enveloppes cellulosiques non renforcées, de faible diamètre. Cela est dû en partie au fait que les premières sont, de par leur nature, plus résistantes du fait de la présence du renfort de fibres, mais également aux différences présentées par l'appareil de bourrage utilisé pour chacune de ces enveloppes.

Les enveloppes cellulosiques de faible diamètre sont généralement bourrées à l'aide d'une machine à grande vitesse, complètement automatisée, dans laquelle l'enveloppe suivante à utiliser est avancée automatiquement en position de bourrage lorsque l'enveloppe précédente est épuisée. Une mauvaise cohérence peut provoquer une rupture des enveloppes, ce qui peut entraîner une rupture ou un déchirement de l'enveloppe lors de l'insertion ou d'une rotation du mandrin de bourrage automatisé. Dans ce cas, une quantité importante d'émulsion alimentaire se répand autour de la machine avant que cette dernière puisse être arrêtée, et il faut un temps d'arrêt important pour procéder au nettoyage et à l'enlèvement de l'enveloppe rompue.

Par contre, avec des enveloppes fibreuses de grand diamètre, la vitesse de la machine est habituellement inférieure et l'enveloppe suivante est positionnée manuellement afin d'être utilisée par l'opérateur. En cas de rupture de l'enveloppe (ce qui est moins probable du fait de la présence du renfort fibreux), la machine peut être arrêtée avant qu'une quantité importante de produit alimentaire se soit écoulée, et le temps d'arrêt est plus court.

5

10

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20

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R

5 feuilles dessins

Claims (26)

649684

1. Enveloppe compactée pour produits alimentaires, caractérisée en ce qu'elle comporte une âme tubulaire (31) et une enveloppe alimentaire cellulosique humidifiée (17) ayant une teneur en humidité d'au moins 13% de son poids total, cette enveloppe étant plissée et comprimée sur l'âme et ainsi attachée à elle avec un rendement de compression ne descendant pas au-dessous de 0,50, le rapport et le rendement de compression étant également respectivement supérieurs à ceux de la même enveloppe plissée et comprimée, dans les mêmes conditions de plissage et de compression, mais sans l'âme, de manière à générer une force d'expansion vers l'intérieur de l'enveloppe, l'âme étant suffisamment rigide pour résister à la déformation et à la réduction de la dimension de son ouverture sous l'effet de la force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe.

2. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rendement de compression n'est pas inférieur à 0,60.

2

REVENDICATIONS

3

649 684

veloppe plissée et comprimée pour la faire passer de la seconde extrémité du mandrin sur la surface extérieure de l'âme pour générer ainsi la force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe.

3. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe contient un renfort fibreux et présente une teneur en humidité de 16 à 35% du poids total de l'enveloppe.

4. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe présente, à l'état gonflé, un diamètre compris entre 3,8 et 9,9 cm, en ce que le diamètre extérieur de l'âme tubulaire est compris entre 2,54 et 5,08 cm, et en ce que le rapport de compression de la longueur non plissée à la longueur plissée de l'enveloppe est compris entre 50 et 360, l'âme tubulaire ayant une épaisseur de paroi comprise entre 0,10 et 0,15 cm.

5. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est inférieur à 3,6 cm et la teneur en humidité de l'enveloppe est comprise entre 14 et 18% du poids total de l'enveloppe.

6. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur la base d'une comparaison selon le test de chute libre sur tige, l'âme présente une ouverture intérieure dont la dimension est au moins aussi grande que celle de l'ouverture intérieure que la même enveloppe aurait si elle était plissée et comprimée, dans les mêmes conditions de plissage et de compression, sans l'âme, l'enveloppe étant une enveloppe cellulosique non renforcée ayant un diamètre à l'état gonflé inférieur à 40 mm, le rapport de compression étant égal au moins à 100.

7. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est compris entre 10,2 et 13,44 cm, en ce que le diamètre extérieur de l'âme tubulaire est compris entre 7,6 et 12,7 cm et en ce que le rapport de compression de la longueur de l'enveloppe non plissée à la longueur d'enveloppe plissée est compris entre 100 et 190, l'âme tubulaire ayant une épaisseur de paroi comprise entre 0,127 et 0,19 cm.

8. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la paroi de l'âme tubulaire est d'au moins

0,05 cm.

9. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'âme tubulaire est constituée de polyéthylène à haute densité ou de polychlorure de vinyle.

10

10. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de compression n'est pas inférieur à 70.

11. Enveloppe compactée selon la revendication 10, caractérisée en ce que le rendement de compression n'est pas inférieur à 0,60.

12. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est compris entre 6,6 et 10 cm, en ce que le diamètre extérieur de l'âme tubulaire est compris entre 5 et 8 cm et en ce que le rapport de compression de la longueur non plissée à la longueur plissée de l'enveloppe est compris entre 100 et 200, l'âme tubulaire ayant une épaisseur de paroi comprise entre 1,0 et 2,0 mm.

13. Enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe est une enveloppe cellulosique non renforcée, ayant un diamètre, à l'état gonflé, compris etnre 12,70 et 38,10 mm, ayant un diamètre intérieur d'ouverture qui est égal à au moins 40%

du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé, et une âme ayant une épaisseur comprise entre 0,25 et 1,27 mm, le rendement de compression étant d'au moins 0,60.

14. Enveloppe compactée selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rapport de compression est d'au moins 100.

15

15. Enveloppe compactée selon l'une des revendications 13

ou 14, caractérisée en ce que le diamètre intérieur de l'ouverture de l'âme est égal à au moins 50% du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé.

16. Enveloppe compactée selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rapport de compression est d'au moins 120.

17. Enveloppe compactée selon la revendication 13, caractérisée en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est d'environ 15,5 mm, le rapport de compression est supérieur à 80 et le diamètre de tige dans le test de chute libre est d'au moins 9,14 mm, ou bien en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est d'environ

18. Procédé de fabrication de l'enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une enveloppe alimentaire cellulosique (17) ayant une teneur en humidité d'au moins 13% du poids total de l'enveloppe, à faire glisser la surface circonférentielle intérieure de l'enveloppe alimentaire cellulosique sur une première extrémité d'un mandrin (13) ayant un diamètre réduit à sa seconde extrémité, à plisser l'enveloppe alimentaire cellulosique sur le mandrin, à utiliser une âme creuse (31) disposée coaxia-lement et de façon contiguë au tronçon extrême de diamètre réduit du mandrin, cette âme étant suffisamment rigide pour résister à la déformation et à la réduction de la dimension de son ouverture sous l'effet d'une force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe par suite de la compression de cette enveloppe, à déplacer linéairement l'enveloppe plissée sur le mandrin pour la faire passer sur la surface extérieure de l'âme disposée coaxialement, et à comprimer l'enveloppe plissée sur l'âme, de façon à générer la force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe.

18.5 mm, le rapport de compression est supérieur à 98 et le diamètre de tige dans le test de chute libre est d'au moins 10,41 mm, ou bien en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est d'environ 21,1 mm, le rapport de compression est supérieur à 100 et le diamètre de tige dans le test de chute est d'au moins 12,45 mm, ou bien en ce que le diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé est d'environ

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le rendement de compression n'est pas inférieur à 0,50.

20

20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le rapport de compression est d'au moins 70.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le rendement de compression n'est pas inférieur à 0,60.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le rapport de compression est d'au moins 100, l'enveloppe alimentaire étant une enveloppe cellulosique sans renfort fibreux, et le diamètre intérieur de l'ouverture de l'âme étant égal à au moins 50% du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé.

22.6 mm, le rapport de compression est supérieur à 130 et le diamètre de tige dans le test de chute est d'au moins 13,46 mm.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le rapport de compression est d'au moins 120, l'enveloppe alimentaire étant une enveloppe cellulosique sans renfort fibreux, et le diamètre intérieur de l'ouverture de l'âme étant égal à au moins 40% du diamètre de l'enveloppe à l'état gonflé.

24. Procédé de fabrication de l'enveloppe compactée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une enveloppe alimentaire cellulosique (17) ayant une teneur en humidité d'au moins 13% du poids total de l'enveloppe, à faire glisser la surface circonférentielle intérieure de l'enveloppe alimentaire cellulosique sur une première extrémité d'un mandrin (13), à plisser et comprimer l'enveloppe alimentaire cellulosique sur le mandrin, à utiliser une âme creuse (31) qui est suffisamment rigide pour résister à la déformation et à la réduction de la dimension de son ouverture, sous l'effet d'une force s'exerçant vers l'intérieur de l'enveloppe par suite de la compression de cette enveloppe, et à déplacer linéairement l'en5

25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'on supporte l'âme par un second mandrin et en ce que l'on transfère l'enveloppe plissée sur l'âme et sur le second mandrin.

25

30

35

40

45

50

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60

65

26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'enveloppe alimentaire cellulosique plissée, supportée par le mandrin, est amenée dans une seconde position avant d'être déplacée de la seconde extrémité du mandrin sur l'âme.