EP1182145B1 - Matériau de calage et remplissage d'emballage et procédé et machine pour sa fabrication - Google Patents

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EP1182145B1
EP1182145B1 EP01420181A EP01420181A EP1182145B1 EP 1182145 B1 EP1182145 B1 EP 1182145B1 EP 01420181 A EP01420181 A EP 01420181A EP 01420181 A EP01420181 A EP 01420181A EP 1182145 B1 EP1182145 B1 EP 1182145B1
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EP
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paper
stamping
flattening
range
die
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EP1182145A3 (fr
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Philippe Jeannin
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Hectron
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    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/02—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents specially adapted to protect contents from mechanical damage
    • B65D81/05—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents specially adapted to protect contents from mechanical damage maintaining contents at spaced relation from package walls, or from other contents
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    • B31D2205/007—Delivering

Definitions

  • the present invention relates to a filling and filling material packaging as well as the process and the machine for its manufacture.
  • the present invention relates to a material for protecting objects enclosed in a package, the said material having a wedging action and / or filling of free spaces and / or shock absorption and resistance to pressure.
  • the main material used consists of polymeric foams or expanded synthetic materials. These materials are useful in that they fill the irregular cavities formed between the packaged object and the packaging container. But the main disadvantages of these materials are that they have to be produced by specialized companies, and to demand large volumes of transport and storage.
  • US Patent 3,244,347 describes a packaging wedging and filling system, but limited to the corners of the packaging. The system is not suitable for filling irregular cavities between the wrapped object and the packaging container.
  • shock absorption systems forming mattresses or packing materials, but these systems are not suitable for filling of irregular cavities between the wrapped object and the packaging container.
  • US Patent 5,173,352 has proposed accordion pleated strips, but the properties of these materials in terms of cushioning and resistance to the crushing is poor due to the fact that the strips more or less overlap into each other.
  • German patent application 4018173 proposed protective materials cushioning (or padding) and filling consisting of hollow bodies in the form of cylinders or prisms derived from precut strips, the two ends of which are glued together or stuck together. But these materials have resistance to poor crushing and flatten too easily.
  • the use of sheet elements of paper is recognized as making it possible to avoid expanded polystyrene.
  • Patent US 5595811 of priority January 31, 1992 base for the preamble of claim 1 proposed such elements of bowl-shaped paper with more or less accentuated pleating of the paper, the various folds starting all from the bottom of the bowl.
  • US-A-2,685,827 also describes elements of paper in the form of bowl with pleating; furthermore a crushing of these elements is described ( Figure 5), but the crushing disappears the shape of bowl or bucket of the elements of paper.
  • European patent application 667304 describes a padding material consisting of hollow bodies derived from strips similar to those of the application German 4018173; but these hollow bodies can also either be provided with folds longitudinal, or have a steep bottom giving them a general pot shape. In in this case the folds extend parallel to each other from (or towards) the bottom of the pot.
  • Lining or padding or filling materials having these forms of bowl according to these last three documents usually have resistance poor crushing, especially due to transverse steering forces to the side walls, and they flatten out easily.
  • An object of the present invention is to provide a cushioning material and packing filling, avoiding as much as possible the disadvantages of the materials known.
  • Another object of the present invention is to provide a cushioning material and economical filling, inexpensive, and easy to produce by non- specialized.
  • Another object of the present invention is to provide a cushioning material and filling requiring only a small volume for transport and storage.
  • Another object of the present invention is to provide a cushioning material and / or filling having good crush resistance and producing good shock absorption.
  • Another object of the present invention is to provide cushioning materials capable of being conveniently prepared from a starting raw material having a relatively high density and a small footprint.
  • Another object of the present invention is to provide cushioning materials likely to be prepared from rolls of paper, and more particularly from rolls of high resistance paper, and more particularly rolls of plain paper.
  • Another object of the present invention is to provide cushioning materials and a process for their manufacture such that this process can be implemented by the user or near the place of use of the cushioning material.
  • Another object of the present invention is to provide a cushioning material and / or filling suitable for advertising.
  • the word bucket or bowl is used to indicate that there is a bottom like in a container although the folded walls do not resemble not those of a usual plain-walled bucket.
  • the bottom of the bucket is not pleated, but its walls are not plain, and more precisely pleated in an irregular zigzag configuration; this this irregular zigzag configuration is as obtainable (or as obtained) by crushing a sheet of paper along its length, in other words transversely to the thickness of this sheet, towards the bottom of the bucket.
  • the folds of the wall of the bucket are a plurality of plies, generally more than 10, preferably more than 25 plies.
  • the majority of folds do not not extend from (or to) the bottom (b2) of the bucket, and, advantageously, they intersect each other, or form angles or intersections between them.
  • a large part of the folds (more than 20% of them), generally more than 40% of them (but less than 95%), have a approximate general orientation parallel to the plane representing the bottom (b2) of the bucket.
  • This orientation parallel to the bottom of the bucket expresses, as will be seen more far about the method of making the buckets, that the thick walls came from crushing of the sheets of paper in a direction substantially perpendicular to the bottom of the bucket.
  • These approximately parallel folds can form angles up to 45 °, on one side or the other, with the bottom of the bucket.
  • the buckets according to the invention advantageously have a smooth surface, of preferably the bottom, flat or rounded allowing to inscribe readable advertising conveniently.
  • Their overall (average) outside diameter is between 1 and 15 cm, preferably between 2.6 and 10 cm.
  • the walls of the buckets, from a overwrite, are not united and hardly allow a readable advertisement conveniently.
  • the ratio (or ratio) of the volume of the wedging piece on the surface of the paper used is in a range from 0.01 to 5 cm 3 / cm 2 , preferably from 0.05 to 1 cm 3 / cm 2 , and more preferably from 0.1 to 1 cm 3 / cm 2
  • the ratio (or ratio) of the volume of the cushioning material according to the invention by compared to the initial volume of paper necessary for its production is generally between 10 and 300, preferably between 40 and 200, and more preferably still between 50 and 100.
  • the shaped wedging pieces general hollow cylinder with thick side walls have a ratio (or ratio) of average outside diameter of the cylinder over the height of the cylinder advantageously between 0.2 and 8, preferably between 0.9 and 6, more preferably between 0.9 and 3.
  • the ratio (or ratio) of the outside diameter of the cylinder to the average thickness of the side wall is advantageously between 2.1 and 8, preferably between 2.2 and 6.
  • the wedging and / or padding and / or packing filling element is also called “chocking piece” in the present text.
  • the invention also relates to a cushioning and / or filling material.
  • packaging characterized in that it contains a plurality of wedging elements according to the invention, generally more than 10, advantageously more than 20.
  • This plurality can include up to ten or several dozen supporting parts, or even hundreds, but this is not an essential feature of the invention.
  • An advantage of the invention is that the wedging pieces are very resistant mechanically, in particular resistant to crushing or to deforming forces various, the deformations being all the more to be avoided as they could cause loss the stalling nature of said pieces.
  • the cushioning material has a cushioning effect excellent, and a very good occupancy rate of empty volumes in packaging.
  • Another advantage of the wedging and filling elements according to the invention is that they don't tend to or have the ability to nest into each other.
  • rigid or even very rigid paper is recommended in the invention because it favors obtaining wedging parts which are more resistant to crushing.
  • the paper known as Kraft paper is particularly advantageous to obtain this result.
  • the paper used in the invention can be multilayer, but it is preferred generally, especially for reasons of efficiency and economy, use single layer paper.
  • the invention also relates to a method for manufacturing setting material as well as a machine intended to implement this process.
  • the crushing being operated while the stamping means remains, after stamping, in the hollow channel of the matrix, and defines in this position, with the inner wall of the hollow channel, a tubular space able to accommodate the side walls of the preliminary basins and to receive the crushing means.
  • Feeding the first stage using paper in the form of (large) flat sheet is advantageously produced by unwinding a roll of paper.
  • the hollow channels are preferably cylindrical in shape, which can be in particular in the form of a cylinder with a round or polygonal base, regular or irregular; this shape can be serrated or grooved or grooved.
  • the small sheets of paper have, as indicated above, a surface restraint.
  • restricted surface is meant that the surface of the small leaves is more small than that of the initial large leaf, insofar as the large leaf has undergone a cutting, and even two cutting, one longitudinal, the other transverse.
  • these small sheets of restricted surface often have a form of rectangle or square or circle, the dimension of the sides (or the diameter for a often being between 3 and 40 cm, preferably between 4 and 25 cm, more preferably between 5 and 20 cm.
  • the invention also relates to a machine intended for setting up implements the method according to the invention.
  • the elements of this machine are numbered in the following description using the numbers in FIGS. 1 to 5, it being understood as the following description of the said machine (and the corresponding claims) must be understood without the mention of these numbers, they are not part of the description of the machine itself and having only one role to facilitate the understanding of the text.
  • the pushing or drawing means are also provided with means actuating this pushing or stamping.
  • the hollow channels are preferably cylindrical.
  • These hollow cylinders (15), as well as the other cylinders mentioned in the description of the invention, can be cylinders with a round base or polygonal, regular or irregular.
  • the pushing or crushing means (6) can be in the form of cylinders, or discs (i.e. a thin cylinder) linked to one or more rods (or bars), these being used to connect the means actuating the movement and the discs exerting the pushing or crushing of the sheets of paper.
  • These means of pushing can also have a piston shape.
  • the pushing or crushing means (6) are capable of sliding in the hollow channels (or cylinder) (15).
  • the pushing or stamping means (5) are advantageously cylinders, which can slide inside the pushing means (6). For some reasons of quality and safety, it is advantageous that these cylinders have a tip rounded, even spherical or ovoid.
  • the means to avoid jamming of paper are advantageously grooves or serrations or grooves arranged on the interior walls or exterior of the cylinders, in particular hollow channels (or cylinders) (15), pushing means (6), and pushing means (5), in particular when these pushing means (5) and (6) are cylindrical.
  • the size and shape of the grooves or grooves can vary widely without departing from the scope of the invention. Generally the size of these grooves or serrations or grooves are included between 1/2 mm and 1 cm, but sizes exceeding these limits can also be used without departing from the scope of the invention.
  • Grooves or serrations or grooves are advantageously arranged on more than half of the surface of the cylinders (hollow channels and pushing means), preferably on more than 2/3 of these surfaces, and even more preferably on all of these surfaces.
  • the means (56) allowing delayed pushing of the pushing means (6) and crushing of the lateral parts (16) and of the means (5) for pushing and stamping centers of the small leaves, are advantageously constituted by springs (or equivalent means) maintaining a spatial offset between the means (6) and the means (5).
  • springs or equivalent means
  • By actuating the pushing of the means (6) the means (5) which are maintained in an offset and advanced position, push the centers of the small leaves.
  • the means actuating the pushing means (6) prevail over the springs [or means (56) maintaining the offset between (6) and (5)] and the pushing of the parts lateral (16) of the small leaves is implemented after the pushing of centers (1) of small leaves.
  • wedging pieces can be as is, life size, but more or less variations can be perfectly realized.
  • FIG. 9 illustrates a package (19) containing an object (20) to be packaged and wedged by a cushioning material according to the invention, itself made up of a plurality of chocks (11). Such packaging is also part of the invention.
  • the final packaging includes a supplement of wedging parts so as to completely cover the object to be packaged.

Description

La présente invention concerne un matériau de calage et remplissage d'emballage ainsi que le procédé et la machine pour sa fabrication.
Plus précisément, la présente invention concerne un matériau de protection des objets renfermés dans un emballage, le dit matériau ayant une action de calage et/ou de remplissage des espaces libres et/ou d'amortissement des chocs et de résistance à la pression.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Divers matériaux et systèmes ont déjà été proposés comme matériau de calage et remplissage d'emballage.
Le principal matériau utilisé consiste en des mousses polymériques ou des matériaux synthétiques expansés. Ces matériaux sont utiles en ce qu'ils remplissent les cavités irrégulières formées entre l'objet emballé et le récipient d'emballage. Mais les grands inconvénients de ces matériaux sont de nécessiter d'être produits par des entreprises spécialisées, et d'exiger de grands volumes de transports et de stockage.
De nombreux autres matériaux et systèmes de calage et remplissage ont été proposés.
Le brevet US 3244347 décrit un système de calage et remplissage d'emballage, mais limité aux coins des emballages. Le système n'est pas adapté au remplissage des cavités irrégulières entre l'objet emballé et le récipient d'emballage.
Il en est de même pour la demande de certificat français 2624103.
Divers documents ont décrit des systèmes d'amortissement des chocs formant des matelas ou des éléments d'emballage, mais ces systèmes ne sont pas adaptés au remplissage de cavités irrégulières entre l'objet emballé et le récipient d'emballage.
Parmi les documents de ce type, on peut citer la demande de brevet européen 602580 qui met en oeuvre un matelas à structure en treillis ; la demande de brevet européen 888879 qui met en oeuvre un matelas à forme plissée ou ondulée ; la demande de brevet international WO 93/16940 qui met en oeuvre des éléments d'emballage préformé à poches coniques, l'angle d'ouverture du cône étant compris entre des limites bien précises.
Le brevet US 5173352 a proposé des bandelettes plissées en accordéon, mais les propriétés de ces matériaux sous l'aspect du calage et de la résistance à l'écrasement sont médiocres du fait que les bandelettes s'imbriquent plus ou moins les unes dans les autres.
La demande de brevet allemand 4018173 a proposé des matériaux protecteurs de calage (ou rembourrage) et de remplissage constitué de corps creux en forme de cylindres ou prismes dérivés de bandelettes prédécoupées dont les deux bouts sont collés ensemble ou coincés l'un dans l'autre. Mais ces matériaux ont une résistance à l'écrasement médiocre et s'aplatissent trop facilement. L'usage d'éléments en feuille de papier est reconnu comme permettant d'éviter le polystyrène expansé.
Plusieurs autres documents ont alors proposé des matériaux du type matériau de calage ou de remplissage en forme de cuvette ou de godets obtenus à partir de feuilles de papier.
Le brevet US 5595811 de priorité 31 janvier 1992 base pour le préambule de la revendication 1 a proposé de tels éléments de papier en forme de cuvette avec un plissage du papier plus ou moins accentué, les divers plis partants tous du fond de la cuvette.
Le brevet US-A-2 685 827 décrit également des éléments de papier en forme de cuvette avec un plissage ; en outre un écrasement de ces élements est décrit (figure 5), mais l'écrasement fait disparaítre la forme de cuvette ou godet des éléments de papier.
La demande de brevet international WO 94/07765, de priorité 5 octobre 1992, décrit des éléments d'amortissement des chocs, en forme de dé à coudre, ayant un fond plat de diamètre compris entre 1,27 et 2,54 cm, et une paroi de type tubulaire. Ces éléments de remplissage en forme de dé à coudre sont obtenus par emboutissage d'une feuille de papier par un mandrin traversant une matrice ; la feuille de papier conformée se dégage du mandrin grâce à l'expansion naturelle des plis de la paroi après que le mandrin ait traversé la matrice.
La demande de brevet européen 667304 décrit un matériau de rembourrage constitué de corps creux dérivés de bandelettes semblables à ceux de la demande allemande 4018173 ; mais ces corps creux peuvent aussi, soit être pourvus de plis longitudinaux, soit avoir un fond raide leur donnant une forme générale de pot. Dans ce cas les plis s'étendent parallèlement les uns aux autres à partir (ou en direction) du fond du pot.
Les matériaux de calage ou rembourrage ou remplissage ayant ces formes de cuvette selon ces trois derniers documents ont généralement une résistance médiocre à l'écrasement, notamment sous l'effet de forces de direction transversale aux parois latérales, et ils s'aplatissent facilement.
L'existence d'un fond raide selon la demande 667304 améliore la résistance à l'écrasement, mais insuffisamment. La conformation de type « petits dés à coudre » selon la demande internationale WO 94/07765 améliore aussi la résistance à l'écrasement mais la nécessité de fabriquer un grand nombre de ces « dés », vu leur petitesse, complique le procédé de fabrication.
BUTS DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de fournir un matériau de calage et remplissage d'emballage, évitant autant que possible les inconvénients des matériaux connus.
Un autre but de la présente invention est de fournir un matériau de calage et remplissage économique, peu coûteux, et facile à produire par des entreprises non spécialisées.
Un autre but de la présente invention est de fournir un matériau de calage et remplissage n'exigeant qu'un faible volume pour le transport et le stockage.
Un autre but de la présente invention est de fournir un matériau de calage et/ou remplissage ayant une bonne résistance à l'écrasement et produisant un bon amortissement des chocs.
Un autre but de la présente invention est de fournir des matériaux de calage susceptibles d'être préparés commodément à partir d'une matière première de départ ayant une densité relativement haute et un faible encombrement.
Un autre but de la présente invention est de fournir des matériaux de calage susceptibles d'être préparés à partir d'une matière première de départ peu inflammable (= peu enflammable), donc facile à stocker en toute sécurité.
Un autre but de la présente invention est de fournir des matériaux de calage susceptibles d'être préparé à partir de rouleaux de papiers, et plus particulièrement de rouleaux de papier à haute résistance, et plus particulièrement encore de rouleaux de papier de type banal.
Un autre but de la présente invention est de fournir des matériaux de calage et un procédé pour leur fabrication tels que ce procédé puisse être mis en oeuvre par l'utilisateur ou près du lieu d'utilisation du matériau de calage.
Un autre but de la présente invention est de fournir un matériau de calage et/ou remplissage approprié pour la publicité.
L'INVENTION
Sous un premier aspect, l'invention concerne un matériau de calage comprenant une pluralité d'éléments de calage et/ou remplissage d'emballage
  • a) le dit élément est constitué de papier, de préférence en papies kraft, et
  • b) l'élément a une forme générale de godet (ou cuvette), ayant un évidement central (b1) et un fond (b2) et une paroi latérale tout autour, et
  • c) cette paroi est épaisse et non unie, son épaisseur moyenne étant de préférence plus de 10 fois supérieure à celle du papier lui-même.
  • d) cette paroi est plissée et la majorité des plis s'entrecroisent les uns les autres, ou forment des angles ou intersections entre eux.
    • Dans la présente description on utilise le mot godet, ou cuvette, pour indiquer qu'il y a un fond comme dans un récipient quoique les parois plissées ne ressemblent pas à celles d'un godet habituel à parois unies.
    Selon l'invention le fond du godet n'est pas plissé, mais ses parois sont non unies, et plus précisément plissées selon une configuration en zigzag irrégulier ; ce cette configuration en zigzag irrégulier est telle qu'obtenable (ou telle qu'obtenue) par l'écrasement d'une feuille de papier selon sa longueur, autrement dit transversalement à l'épaisseur de cette feuille, en direction du fond du godet.
    Selon un autre aspect de l'invention les plis de la paroi du godet sont une pluralité de plis, généralement plus de 10, de préférence plus de 25 plis.
    Selon un autre aspect de l'invention, la majorité des plis (mais non pas tous) ne s'étendent pas à partir du (ou jusqu'au) fond (b2) du godet, et, avantageusement, ils s'entrecroisent les uns les autres, ou forment des angles ou intersections entre eux.
    Selon un autre aspect de l'invention, une partie importante des plis (plus de 20% d'entre eux), généralement plus de 40% d'entre eux (mais moins de 95%), a une orientation générale approximative parallèle au plan représentant le fond (b2) du godet. Cette orientation parallèle au fond du godet exprime, selon ce qui sera vu plus loin à propos du procédé de fabrication des godets, que les parois épaisses sont issues d'un écrasement des feuilles de papier selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond du godet. Ces plis approximativement parallèles, peuvent former des angles allant jusqu'à 45°, d'un côté ou de l'autre, avec le fond du godet.
    Les godets selon l'invention ont avantageusement une surface unie, de préférence le fond, plate ou arrondie permettant d'y inscrire de la publicité lisible commodément. Leur diamètre extérieur (moyen) global est compris entre 1 et 15 cm, de préférence entre 2.6 et 10 cm. Par contraste, les parois des godets, issues d'un écrasement, ne sont pas unies et ne permettent guère une publicité lisible commodément.
    Selon un aspect préféré de l'invention, le rapport (ou ratio) du volume de la pièce calante sur la surface du papier mis en oeuvre est compris dans une gamme allant de 0.01 à 5 cm3/cm2, de préférence de 0.05 à 1 cm3/cm2, et plus préférentiellement de 0,1 à 1 cm3/cm2
    Le rapport (ou ratio) du volume du matériau de calage selon l'invention par rapport au volume initial de papier nécessaire à sa réalisation, est généralement compris entre 10 et 300, de préférence entre 40 et 200, et plus préférentiellement encore entre 50 et 100.
    Selon un autre aspect avantageux de l'invention, les pièces calantes en forme générale de cylindre creux à parois latérales épaisses ont un rapport (ou ratio) du diamètre extérieur moyen du cylindre sur la hauteur du cylindre avantageusement compris entre 0.2 et 8, de préférence entre 0,9 et 6, plus préférentiellement entre 0,9 et 3. Le rapport (ou ratio) du diamètre extérieur du cylindre sur l'épaisseur moyenne de la paroi latérale est avantageusement compris entre 2.1 et 8, de préférence entre 2.2 et 6.
    L'élément de calage et/ou rembourrage et/ou remplissage d'emballage est aussi appelé « pièce calante » dans le présent texte.
    L'invention porte également sur un matériau de calage et /ou remplissage d'emballage caractérisé en ce qu'il contient une pluralité d'éléments de calage selon l'invention, généralement plus de 10, avantageusement plus de 20. Cette pluralité peut comprendre jusqu'à une dizaine ou plusieurs dizaines de pièces calantes, voire des centaines, mais cela n'est pas une caractéristique essentielle de l'invention.
    La forme générale de cylindre creux, à parois épaisses, des pièces calantes telles que définies dans l'invention donne à celles-ci et au(x) matériau(x) de calage les comprenant une excellente résistance à l'écrasement ou au chocs extérieurs.
    Un avantage de l'invention est que les pièces calantes sont bien résistantes mécaniquement, notamment résistantes à l'écrasement ou aux forces déformantes diverses, les déformations étant d'autant plus à éviter qu'elles pourraient faire perdre le caractère calant des dites pièces.
    Un autre avantage de l'invention est que le matériau de calage a un effet calant excellent, et un très bon taux d'occupation des volumes vides dans les emballages.
    Un autre avantage des éléments de calage et de remplissage selon l'invention est qu'ils n'ont pas tendance à ou la possibilité de s'imbriquer les uns dans les autres.
    L'utilisation de papier rigide, voire très rigide, est recommandée dans l'invention parce qu'il favorise l'obtention de pièces calantes résistant mieux à l'écrasement. Le papier connu sous le nom de papier Kraft est particulièrement avantageux pour obtenir ce résultat. On peux aussi utiliser des papiers recyclables et/ou recyclés, mais on préfère les papiers non recyclés et tous ceux n'ayant pas tendance naturellement à se déplier.
    Le papier mis en oeuvre dans l'invention peut être multicouche, mais on préfère généralement, notamment pour des raisons d'efficacité et d'économie, utiliser du papier mono-couche.
    PROCÉDÉ DE FABRICATION DU MATÉRIAU DE CALAGE
    Par ailleurs, l'invention concerne également un procédé de fabrication de matériau de calage ainsi qu'une machine destinée à mettre en oeuvre ce procédé.
    Le procédé selon l'invention est un procédé pour fabriquer un matériau de calage et/ou remplissage d'emballage comprenant les étapes suivantes :
  • 1) découper une bande de papier, de préférence de papier Kraft, en une pluralité de petites feuilles de papier,
  • 2) emboutir les feuilles de papier au travers d'un trou ou canal creux d'une matrice, cet emboutissage conduisant à la formation de cuvettes préliminaires en papier dont les bords ont une forme générale tubulaire,
  • 3) écraser les parois de papier des cuvettes selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du tube de ces cuvettes préliminaires et en direction du fond de ces cuvettes.
    • L'écrasement étant opéré pendant que le moyen d'emboutissage reste , après emboutissage, dans le canal creux de la matrice, et définit dans cette position, avec la paroi intérieure du canal creux, un espace tubulaire apte à loger les parois latérales des cuvettes préliminaires et à recevoir les moyens d'écrasement.
    Des aspects préférés du procédé selon l'invention sont les suivants, pris séparément ou en combinaison :
  • 4) l'emboutissage de la feuille de papier au travers d'un trou (ou canal creux) est tel que le trou a un diamètre approximativement égal au diamètre des éléments de calage qu'on cherche à fabriquer,
  • 5) l'emboutissage se fait sur une pièce de papier découpée dans un rouleau de papier qu'on déroule,
  • 6) la ou les bandes de papier qu'on découpe sont issues d'une rouleau de papier qu'on déroule,
  • 7) les diverses étapes du procédé de l'invention (opérations de déroulement, découpage, emboutissage, écrasement) sont exécutées successivement et répétitivement, et en continu,
  • 8) les moyens d'emboutissage sont un mandrin cylindrique ayant un axe de translation identique à celui du trou de la matrice.
  • 9) les moyens d'écrasement sont un manchon cylindrique coulissant autour du mandrin,
  • 10) l'emboutissage et l'écrasement se font en mettant en oeuvre des moyens empêchant le coinçage du papier d'une part entre les moyens d'écrasement et les parois du trou (ou canal creux) de la matrice, et d'autre part entre les moyens d'emboutissage et les moyens d'écrasement
  • 11) les moyens empêchant le coinçage du papier sont constitués par un rainurage ou une cannelure ou dentelure disposé longitudinalement sur les parties (cylindres en général) dont on veut éviter le coincement (soit le mandrin et le manchon, soit le manchon et le trou de la matrice). Ces rainurages ou dentelure ou cannelure ont des formes correspondantes pour permettre un coulissage l'un dans l'autre.
    • Selon une modalité plus particulière du procédé selon l'invention, celui-ci consiste à :
  • 21) alimenter la machine à l'aide de papier sous forme de feuille plane (mono- ou multi-couche, de préférence mono-couche), cette alimentation amenant le papier plan en position obturant l'ouverture de canaux creux,
  • 22) découper le dit papier selon des bandes parallèles, de préférence longitudinalement,
  • 23) découper, de préférence transversalement, les bandes parallèles de manière à former des petites feuilles de surface restreinte (de préférence des rectangles ou carrés) de papier, les étapes 22) et 23) pouvant être simultanées ou différées par rapport à l'étape 21) ou pouvant la précéder,
  • 24) enfoncer les petites feuilles de papier à l'intérieur des canaux creux d'une matrice à l'aide de moyens de poussage (ou emboutissage ; ces moyens, de préférence un mandrin, poussant les petites feuilles de préférence en leur centre), jusqu'à ce que les petites feuilles aient pénétré, de préférence entièrement, dans le(s) dit(s) canaux creux, et que les centres des dites petites feuilles butent contre des surfaces rigides ou butoirs,
  • 25) pousser les parties latérales des dites petites feuilles en direction des butoirs ou surfaces rigides de manière à produire un écrasement, cet écrasement générant une forme multiplissée irrégulière pour les dites parties latérales écrasées,
  • 26) retirer le butoir ou surface rigide pour libérer, hors des canaux creux, les pièces de papier ainsi formées,
  • 27) faire sortir les dites pièces de papier ainsi formées (ou pièces calantes), hors des canaux creux de la matrice,
  • 28) collecter les pièces de papier ainsi formées de manière à constituer un matériau de calage, lui-même constitué d'une pluralité de pièces calantes.
    • L'alimentation de la première étape à l'aide de papier sous forme de (grande) feuille plane est avantageusement réalisée par déroulement d'un rouleau de papier. Cette variante de l'invention est particulièrement avantageuse en ce que le stockage de tels rouleaux de papiers tient peu de volume, et est peu inflammable (= peu enflammable), en tout cas beaucoup moins inflammable que le matériau de calage en polystyrène expansé.
    Les canaux creux sont de préférence de forme cylindrique, pouvant être notamment en forme d'un cylindre à base ronde ou polygonale, régulière ou irrégulière ; cette forme peut être dentelée ou cannelée ou rainurée.
    Les petites feuilles de papier ont, comme indiqués ci-avant, une surface restreinte. Par surface restreinte, on entend que la surface des petites feuilles est plus petite que celle de la grande feuille initiale, dans la mesure ou la grande feuille a subi un découpage, et même deux découpages, l'un longitudinal, l'autre transversal. Sur un plan pratique ces petites feuilles de surface restreinte ont souvent une forme de rectangle ou de carré ou de cercle, la dimension des côtés (ou le diamètre pour un cercle) étant souvent comprise entre 3 et 40 cm, de préférence entre 4 et 25 cm, plus préférentiellement entre 5 et 20 cm.
    MACHINE À FABRIQUER LE MATÉRIAU DE CALAGE
    Par ailleurs, l'invention concerne également une machine destinée à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Les éléments de cette machine sont numérotés dans la description qui suit en utilisant les numéros des figures 1 à 5, étant entendu que la description suivante de la dite machine (et les revendications correspondantes) doit être comprise sans la mention de ces numéros, ceux-ci ne faisant pas partie de la description de la machine proprement dit et n'ayant qu'un rôle de faciliter la compréhension du texte.
    Cette machine pour la fabrication de matériau de calage et/ou remplissage d'emballage, est caractérisée en ce qu'elle comprend
  • 31) un trou ou canal creux (15) d'une matrice (3).
  • 32) des moyens d'emboutissage (5) de petites feuilles (1) de papier au travers du trou de la matrice, les petites feuilles prenant alors la forme de cuvettes préliminaires,
  • 33) des moyens d'écrasement (6) des parois latérales (16) des cuvettes préliminaires
  • 34) un butoir (4) retenant les feuilles de papier soumises à l'écrasement et situé de manière que les feuilles de papier soumises à l'écrasement soient entre le butoir (4) et les moyens d'écrasement (6).
    •    la dite machine étant en outre telle que les moyens d'emboutissage, après emboutissage, sont susceptibles de rester dans le canal creux de la matrice, et définissent alors dans cette position, avec la paroi intérieure du canal creux, un espace tabulaire apte à loger les parois latérales des cuvettes préliminaires et à recevoir les moyens d'écrasement.
    En outre la machine selon l'invention comporte l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes préférentielles, prises isolément ou en combinaison :
  • 40) les moyens d'emboutissage sont un mandrin à forme générale cylindrique,
  • 41) la forme cylindrique des moyens d'emboutissage est à base polygonale ou circulaire ou curviligne, de préférence avec des moyens anticoinçage, généralement sous forme de dentelures ou cannelures ou rainures longitudinales parallèles à l'axe du cylindre,
  • 42) les moyens d'écrasement sont un manchon pouvant coulisser sur le mandrin et autour de lui,
  • 43) le mandrin et le manchon peuvent agir successivement pour, d'abord générer la cuvette préliminaire, puis ensuite écraser ses parois pour générer les godets à parois épaisses et non unies selon l'invention,
  • 44) le butoir est mobile et peut se retirer de manière à permettre à l'élément de calage à sortir du trou de la matrice,
  • 45) les moyens pour empêcher le coinçage du papier entre le mandrin et le manchon d'une part, et d'autre part entre le manchon et le trou de la matrice sont constitués par des rainures ou dentelures ou cannelures longitudinales et parallèles à l'axe des cylindres du mandrin et/ou du manchon et/ou du trou de la matrice, et situés en vis à vis sur les surfaces coulissant l'une sur l'autre, d'une part la surface extérieure du mandrin et la surface intérieure du manchon, et d'autre part la surface intérieure du trou de la matrice et la surface extérieure du manchon.
    • Selon une autre manière d'exprimer l'invention relative à la machine, celle-ci comprend
  • 51) au moins deux canaux creux (15)
  • 52) des moyens (5) de poussage (ou emboutissage) du centre des petites feuilles (1) de papier,
  • 53) des moyens (6) de poussage et écrasement des parties latérales (16) des petites feuilles de papier
  • 54) des surfaces rigides (4) obturant la sortie des canaux creux (15) et sur lesquelles viennent buter les moyens (5) de poussage des centres des petites feuilles (1) de papier [les moyens (5) butent à travers ces feuilles de papier],
  • 55) des moyens (non représentés sur les figures) permettant le retrait des surfaces rigides (4) de manière à libérer le passage des pièces calantes formées par la machine
  • 56) des moyens (non représentés sur les figures) permettant un poussage différé des moyens (6) de poussage et écrasement des parties latérales, par rapport au poussage et emboutissage des moyens (5) de poussage des centres des petites feuilles (1) de papier,
  • 57) des moyens pour empêcher le coincement du papier entre les moyens de poussage ou manchon (6) et les canaux creux (15)
  • 58) des moyens pour empêcher le coincement du papier entre les moyens d'écrasement (6) des parties latérales (16) des petites feuilles de papier et les moyens de poussage (5) des centres des petites feuilles de papier,
  • 59) des moyens d'alimentation en petite feuille de papier amenant ces petites feuilles en position obturant l'entrée des canaux creux (15), entre les canaux creux (15) et les moyens de poussage (5),
  • 60) des moyens (non représentés sur les figures) de collecte des pièces calantes formées par la machine.
    • De manière avantageuse, les moyens (59) d'alimentation en petite feuille de papier, comprennent en outre,
  • 61) des moyens d'alimentation en grande feuille de papier,
  • 62) éventuellement des moyens de déroulement (14) d'un rouleau de papier (12) continu de manière à générer une grande feuille
  • 63) le cas échéant, des moyens de découpage longitudinal en bandes parallèles de cette grande feuille,
  • 64) des moyens de découpage transversal (13) de ces bandes parallèles en petites feuilles de papier.
    • Dans la machine de l'invention, les moyens de poussage ou emboutissage sont aussi pourvus de moyens actionnant ce poussage ou emboutissage.
    De manière encore avantageuse, la machine de l'invention comprend :
  • 65) des moyens actionnant le coulissage des moyens de poussage (5) des centres des petites feuilles dans les moyens de poussage (6) des parties latérales des petites feuilles,
  • 66) des moyens actionnant le coulissage des moyens de poussage (6) des parties latérales des petites feuilles dans les canaux creux (15).
    • Plus précisément, les moyens sus-décrits peuvent être réalisés de la manière suivante :
    Comme déjà dit à propos du procédé, les canaux creux sont de préférence cylindriques. Ces cylindres creux (15), aussi bien que les autres cylindres mentionnés dans la description de l'invention, peuvent être des cylindres à base ronde ou polygonale, régulière ou irrégulière.
    Les moyens de poussage ou écrasement (6) peuvent être sous forme de cylindres, ou de disques (c'est-à-dire un cylindre de faible épaisseur) liés à une ou des tiges (ou barres), celles-ci servant à relier les moyens actionnant le mouvement et les disques exerçant le poussage ou écrasement des feuilles de papier. Ces moyens de poussage peuvent aussi avoir un forme de piston.
    Les moyens de poussage ou écrasement (6) sont capables de coulisser dans les canaux (ou cylindre) creux (15).
    Les moyens de poussage ou emboutissage (5) sont avantageusement des cylindres, pouvant coulisser à l'intérieur des moyens de poussages (6). Pour des raisons de qualité et de sécurité, il est avantageux que ces cylindres aient un bout arrondi, voire sphérique ou ovoïdal.
    Les moyens d'éviter les coincements de papier sont avantageusement des rainurages ou dentelures ou cannelures disposés sur les parois intérieures ou extérieures des cylindres, notamment des canaux (ou cylindres) creux (15), des moyens de poussage (6), et des moyens de poussage (5), notamment lorsque ces moyens de poussages (5) et (6) sont cylindriques. La taille et la forme des cannelures ou rainures peuvent varier largement sans sortir du cadre de l'invention. Généralement la taille de ces rainures ou dentelures ou cannelures sont comprises entre 1/2 mm et 1 cm, mais des tailles dépassant ces limites peuvent aussi être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Les rainures ou dentelures ou cannelures sont avantageusement disposées sur plus de la moitié de la surface des cylindres (canaux creux et moyens de poussage), de préférence sur plus des 2/3 de ces surfaces, et encore plus préférentiellement sur la totalité de ces surfaces.
    Les moyens (56) permettant un poussage différé des moyens (6) de poussage et écrasement des parties latérales (16) et des moyens (5) de poussage et emboutissage des centres des petites feuilles, sont avantageusement constitués par des ressorts (ou un moyen équivalent) conservant un décalage spatial entre les moyens (6) et les moyens (5). En actionnant le poussage des moyens (6), les moyens (5) qui sont maintenus en position décalée et avancée, poussent les centres des petites feuilles. Quand ces moyens (5) butent contre les surfaces rigides (4), alors les moyens actionnant le poussage des moyens de poussage (6) prévalent sur les ressorts [ou moyens (56) maintenant le décalage entre (6) et (5)] et le poussage des parties latérales (16) des petites feuilles se met en oeuvre postérieurement au poussage des centres (1) des petites feuilles.
    Dans ce qui précède, le poussage différé des moyens (6) et (5) a été présenté comme réalisé par le moyen de ressorts. D'autres systèmes peuvent être utilisés, notamment des moteurs actionnant séparément et successivement les moyens (5) puis les moyens (6).
    FIGURES
    Des exemples particuliers de réalisation de l'invention sont illustrés dans les figures 1 à 9, ces exemples étant donnés à titre non limitatif et sans échelle déterminée, et simplement pour mieux faire comprendre l'invention.
    Les figure 6, 7, et 8 montrent une vue en perspective de trois pièces calantes variées. En périphérie on voit les parois (10) écrasées, et, au centre, le fond (9) de la cuvette.
  • La figure 1 représente les moyens de poussage (et emboutissage) (5) et les moyens de poussage et écrasement (6) avant poussage (ou emboutissage) des petites feuilles de papier (1). Les canaux creux (15) (ou cylindres) sont alors obturés à leurs deux extrémités (ou ouvertures) ; à une extrémité, ils sont obturés par les petites feuilles de papier (1) et à l'autre extrémité par les butoirs ou surfaces rigides (4). Les moyens d'éviter le coincement du papier existent, mais ne sont pas représentés. Le papier se déroule à partir d'un rouleau (12) ; des moyens (14) d'entraínement du papier font dérouler le papier et l'amènent vers les moyens de découpage (13) et de là, en face (1) des moyens de d'emboutissage (5). Les moyens (5) sont un mandrin et les moyens (6) sont un manchon.
  • La figure 2 représente le stade suivant du procédé de l'invention où les moyens de poussage ou mandrin (5) ont poussé la petite feuille (1) complètement à l'intérieur du cylindre creux (15), sans que cette petite feuille se coince entre le manchon (6) et le mandrin (5), et jusqu'à ce que cette petite feuille entre en contact avec (ou bute contre) le butoir ou surface rigide (4). La partie de la petite feuille (1) entrant en contact avec la surface rigide (4) est destinée à constituer le fond de la cuvette des pièces calantes selon l'invention. À ce stade du procédé, selon la figure 2, les moyens (6) n'ont pas encore poussé ou écrasé les parties latérales (16) des petites feuilles, car ils ont une action différée.
  • La figure 3 représente le stade ultérieur du procédé de l'invention où les moyens de poussage ou manchon (6) ont poussé et écrasé les parties latérales (16) des petites feuilles (1) de papier. À ce stade, les pièces calantes (11) sont déjà formées [à partir des petites feuilles (1)], mais ne sont pas encore libérées de la machine.
  • La figure 4 représente le stade suivant du procédé selon l'invention où les pièces calantes (11) sont libérées de la machine grâce au poussage des moyens d'emboutissage (5) et au retrait des butoirs ou surfaces rigides (4), ces pièces calantes (11) devant alors être réunies avec d'autres pièces calantes formées simultanément et/ou parallèlement, les unes et les autres étant alors collectées pour constituer le matériau de calage.
  • La figure 5 représente deux cylindres rainurés ou dentelés et coulissant, l'un intérieur (7) et l'autre extérieur (8). Si le cylindre intérieur (7) représente les moyens (6) de poussage (ou manchon), alors le cylindre extérieur (8) représente le canal (ou cylindre) creux (15). Si le cylindre intérieur (7) représente les moyens (5) de poussage (ou mandrin), alors le cylindre extérieur (8) représente les moyens (6) de poussage ou manchon.
  • Les figures 6, 7 et 8 représentent des pièces calantes selon l'invention. On voit le fond (17) des pièces calantes. Un évidement central est entre les parois épaisses (18) ; la forme globale des pièces calantes est celle d'un godet ou cuvette à parois épaisses. Ces dessins font ressortir le caractère irrégulier des épaisseurs et des plissages des parois épaisses. Malgré les irrégularités d'épaisseur des parois épaisses, on peut déterminer une épaisseur approximative moyenne de ces parois épaisses ainsi qu'un diamètre interne et externe du cylindre ou tube des parois.
  • La figure 7 se distingue par la hauteur plus basse du godet et sa forme un peu évasée au bas.
  • La figure 8 se distingue par un diamètre global relativement large pour le godet.
    • Ces pièces calantes peuvent être telles quelles, grandeur nature, mais des variations en plus ou en moins peuvent parfaitement être réalisées.
    Les plissements des parois sont très irréguliers : cela est du à l'effet de l'écrasement. Mais on peut néanmoins discerner une tendance à une orientation générale approximativement parallèle aux fonds des godets, l'écrasement ayant eu lieu approximativement perpendiculairement à ces fonds des godets.
    La figure 9 illustre un emballage (19) contenant un objet (20) à emballer et calé par un matériau de calage selon l'invention, lui-même constitué d'une pluralité de pièces calantes (11). Un tel emballage fait aussi partie de l'invention. L'emballage final comprend un supplément de pièces calantes de manière à recouvrir entièrement l'objet à emballer.

    Claims (10)

    1. Matériau de calage comprenant une pluralité d'éléments de calage et/ou remplissage d'emballage tels que :
      a) le dit élément est constitué de papier, de préférence en papier Kraft, et
      b) l'élément a une forme générale de godet (ou cuvette), ayant un évidement central et un fond et une paroi latérale tout autour, et
      c) cette paroi est épaisse et non unie, son épaisseur moyenne étant de préférence plus de 10 fois supérieure à celle du papier lui-même, et caractérisé en ce que
      d) cette paroi est plissée et la majorité des plis s'entrecroisent les uns les autres, ou forment des angles ou intersections entre eux.
    2. Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fond du godet n'est pas plissé.
    3. Matériau selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la paroi d'un godet a une pluralité de plis, généralement plus de 10, de préférence plus de 25 plis.
    4. Matériau selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que
      a) le rapport du volume de la pièce calante sur la surface du papier mis en oeuvre est compris dans une gamme allant de 0.01 à 5 cm3/cm2 , de préférence de 0.05 à 1 cm3/cm2, et plus préférentiellement de 0,1 à 1 cm3/cm2, et/ou
      b) le rapport du volume du matériau de calage par rapport au volume initial de papier nécessaire à sa réalisation, est généralement compris entre 10 et 300, de préférence entre 40 et 200, et plus préférentiellement encore entre 50 et 100, et/ou
      c) les pièces calantes en forme générale de cylindre creux à parois latérales épaisses et que le rapport du diamètre extérieur moyen du cylindre sur la hauteur du cylindre avantageusement compris entre 0.2 et 8, de préférence entre 0,9 et 6, plus préférentiellement entre 0,9 et 3, et/ou
      d) le rapport du diamètre extérieur du cylindre sur l'épaisseur moyenne de la paroi latérale est avantageusement compris entre 2.1 et 8, de préférence entre 2.2 et 6.
    5. Procédé de fabrication de matériau de calage et/ou remplissage d'emballage caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
      5.1) découper une bande de papier, de préférence du papier Kraft, en une pluralité de petites feuilles de papier,
      5.2) emboutir les feuilles de papier au travers d'un trou ou canal creux d'une matrice, cet emboutissage conduisant à la formation de cuvettes préliminaires en papier dont les bords ont une forme générale tubulaire,
      5.3) écraser les parois de papier des cuvettes selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du tube de ces cuvettes préliminaires et en direction du fond de ces cuvettes,
         l'écrasement étant opéré pendant que le moyen d'emboutissage reste, après emboutissage, dans le canal creux de la matrice, et définit dans cette position, avec la paroi intérieure du canal creux, un espace tubulaire apte à loger les parois latérales des cuvettes préliminaires et à recevoir les moyens d'écrasement.
    6. Procédé de fabrication selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes :
      6.1 l'emboutissage se fait sur une pièce de papier découpée dans un rouleau de papier qu'on déroule,
      6.2) les diverses étapes du procédé de l'invention à savoir opérations de déroulement, découpage, emboutissage, écrasement sont exécutées successivement et répétitivement, et en continu,
      6.3) l'emboutissage et l'écrasement se font en mettant en oeuvre des moyens empêchant le coinçage du papier d'une part entre les moyens d'écrasement et les parois du trou de la matrice, et d'autre part entre les moyens d'emboutissage et les moyens d'écrasement,
         et que, de préférence,
      6.4) les moyens empêchant le coinçage du papier sont constitués par un rainurage ou une cannelure ou dentelure disposé longitudinalement sur les parties dont on veut éviter le coincement.
    7. Machine pour la fabrication de matériau de calage et/ou remplissage d'emballage caractérisé en ce qu'elle comprend:
      7.1) un trou ou canal creux (15) d'une matrice (3),
      7.2) des moyens d'emboutissage (5) de petites feuilles (1) de papier au travers du trou de la matrice, les petites feuilles prenant alors la forme de cuvettes préliminaires,
      7.3) des moyens d'écrasement (6) des parois latérales (16) des cuvettes préliminaires,
      7.4) un butoir (4) retenant les feuilles de papier soumises à l'écrasement et situé de manière que les feuilles de papier soumises à l'écrasement soient entre le butoir (4) et les moyens d'écrasement (6),
         la dite machine étant en outre telle que les moyens d'emboutissage, après emboutissage, sont susceptibles de rester dans le canal creux de la matrice, et définissent alors dans cette position, avec la paroi intérieure du canal creux, un espace tubulaire apte à loger les parois latérales des cuvettes préliminaires et à recevoir les moyens d'écrasement.
    8. Machine selon la revendication 7 caractérisée en ce que
         les moyens d'emboutissage sont un mandrin à forme générale d'un cylindre à base polygonale ou circulaire ou curviligne,
         et que les moyens d'écrasement sont un manchon pouvant coulisser sur le mandrin et autour de lui,
         et que le butoir est mobile et peut se retirer de manière à permettre à l'élément de calage de sortir du trou de la matrice,
         et que les moyens pour empêcher le coinçage du papier entre le mandrin et le manchon d'une part, et d'autre part entre le manchon et le trou de la matrice sont constitués par des rainures ou dentelures ou cannelures longitudinales et parallèles à l'axe des cylindres du mandrin et/ou du manchon et/ou du trou de la matrice, et situés en vis à vis sur les surfaces coulissant l'une sur l'autre, d'une part la surface extérieure du mandrin et la surface intérieure du manchon, et d'autre part la surface intérieure du trou de la matrice et la surface extérieure du manchon, la taille des rainures ou dentelures ou cannelures anticoinçage étant de préférence comprise entre 0.5 mm et 1 cm.
    9. Machine selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens permettant un poussage différé des moyens de poussage et écrasement des parties latérales par rapport à l'action des moyens de poussage et emboutissage des centres des petites feuilles.
    10. Emballage caractérisé en ce qu'il contient un matériau de calage selon l'une des revendications 1 à 4.
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