ES2951671T3

ES2951671T3 - Cartón ondulado y contenedor

Info

Publication number: ES2951671T3
Application number: ES17808058T
Authority: ES
Inventors: Petter Arnesson; Rickard Boman; Rickard Hägglund; Magnus Viström
Original assignee: SCA Forest Products AB
Current assignee: SCA Forest Products AB
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: CN111372764B; EP3717228B1; US11167538B2; EP3717228A1; CN111372764A; WO2019105525A1; US20200384722A1

Abstract

La presente invención proporciona un cartón ondulado multicapa que se puede doblar suavemente desde un estado plano a un estado curvo sin fallos incluso con radios de curvatura pequeños, así como un recipiente fabricado a partir de dicho cartón. Los materiales y las propiedades mecánicas de las capas del tablero se seleccionan de manera que cada capa hacia el interior de la capa más externa en el estado doblado se pandee simultánea y reversiblemente entre cada canal de la capa corrugada más interna adyacente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cartón ondulado y contenedor

Campo

La presente invención se refiere a un material de cartón ondulado ya un contenedor formado a partir del mismo. Antecedentes

El cartón ondulado es un material de embalaje a base de fibras ampliamente usado.

El material se fabrica típicamente en una máquina de ondular, en la que un material laminar, tal como papel, conocido como papel acanalado, con un gramaje típico en el rango de 80-200 g/m2, se ondula con un patrón en forma de onda. Una lámina de un material plano adicional, tal como papel o cartulina, con un gramaje típico en el rango de 90 - 500 g/m2, se pega en la parte superior del material ondulado. Estos dos materiales laminares forman juntos un cartón ondulado de una sola cara convencional.

Tal cartón ondulado de una sola cara convencional es un material flexible que tiene una rigidez a la flexión muy baja en la dirección de fabricación (a través de la dirección de los tubos acanalados ondulados) y tiene una rigidez a la flexión más alta a través de la dirección de fabricación (a lo largo de la dirección de los tubos acanalados ondulados).

Tal cartón de una sola cara convencional se puede usar como material de amortiguación para proteger productos. Tal cartón de una sola cara convencional es fácil de almacenar en rollos pero es difícil convertirlo en una estructura de embalaje terminada, por ejemplo, mediante troquelado e impresión debido a la alta flexibilidad (baja rigidez a la flexión) en la dirección de la máquina.

Si una segunda capa de material laminar, algunas veces denominada cartón de revestimiento de doble respaldo, se pega sobre el otro lado del papel acanalado ondulado en el lado que tiene la primera capa de material laminar pegada, el resultado es un cartón ondulado convencional de pared simple que tiene una rigidez a la flexión bastante alta en todas las direcciones.

Tal cartón ondulado de pared simple convencional existe en muchos formatos estándar, en los que la longitud y la altura de las ondas en forma de seno (acanaladuras onduladas) son variadas. Los perfiles de acanaladura estándar comunes son acanaladuras N, E, B, C, K, A y similares. Las definiciones de los perfiles de acanaladura estándar se dan, por ejemplo, en el Capítulo 3, Figuras 3.1, 3.2 y 3.3 de “Mechanics of paper products”, editado por Niskanen K., pub. Walter de Gruyter GmbH 2012, ISBN: 9783110254617. Las combinaciones de estos perfiles acanalados se pueden usar para formar cartón ondulado de múltiples capas, por ejemplo, cartón ondulado de pared doble y triple, en el que se pegan entre sí varios papeles acanalados (lo más común es hasta tres) en forma de onda y láminas planas, dando como resultado un cartón ondulado de múltiples capas. Se hace referencia a las configuraciones de tales cartones de múltiples capas mediante la secuencia de perfiles de acanaladura, por ejemplo, BE, BC, AAC y notación similar.

El cartón ondulado de múltiples capas convencional proporciona una resistencia más alta (ECT según la norma ISO 3037:2013), rigidez a la flexión (según la norma ISO 5628:2012) y protección contra golpes, en comparación con el cartón de una sola capa convencional.

Además, el cartón ondulado de múltiples capas convencional permite una incidencia reducida del llamado efecto tabla de lavar, que es la aparición de tiras en una de las capas planas externas como resultado de las marcas de las partes superiores de acanaladuras que se encuentran debajo del revestimiento. El uso de un perfil de acanaladura relativamente más pequeño (algunas veces denominado “más fino”), es decir, un perfil de acanaladura que proporcione un número mayor de acanaladuras por unidad de longitud de acanaladura, debajo del revestimiento exterior puede reducir el efecto de tabla de lavar. Los perfiles de acanaladuras más pequeños típicamente tienen menor fortaleza y resistencia al impacto, pero esto se puede equilibrar combinando, en un cartón de múltiples capas, una capa ondulada que tiene un perfil de acanaladura más pequeño con una capa ondulada que tiene un perfil de acanaladura con una longitud de onda más alta y más larga. Tal planteamiento permite que se logre la resistencia requerida.

El cartón ondulado de pared simple, doble y triple convencional se distribuye como láminas planas y no se puede enrollar en bobinas, dado que el material no puede adoptar fácilmente formas curvas. Los radios típicos de flexión suave para diferentes perfiles de acanaladura de cartón ondulado convencional se enumeran en la Tabla 1. Para los valores de la Tabla 1, las mediciones se realizaron usando pruebas de flexión de 4 puntos en la dirección de fabricación (a través de la dirección de los tubos de acanaladuras ondulados) según la norma ISO 5628:2012.

Tabla 1

F BE C B E G

R(mm) 1000-1200 1500-2000 1400-1800 280-350 110-140 (F=perfil de acanaladura; R=radio mínimo de flexión suave)

Típicamente, no es posible obtener curvaturas suaves con radios pequeños cuando se dobla en la dirección de la máquina cartón ondulado de múltiples capas convencional.

Por ejemplo, la Figura 1 muestra una construcción de un cartón ondulado de pared doble convencional 900.

En la Figura 1:

Lo es la primera capa de revestimiento exterior;

Li es la segunda capa de revestimiento exterior;

L1 es la capa de revestimiento intermedia (primera capa de revestimiento intermedia);

Fi es la capa ondulada inmediatamente por encima de la segunda capa de revestimiento exterior Li; y

F1 es la capa ondulada inmediatamente por encima de la capa de revestimiento intermedio L1.

Como se muestra en la Fig. 2, cuando se somete a un momento de flexión M creciente en una dirección hacia la segunda capa no ondulada exterior, la primera capa no ondulada exterior Lo, que forma el exterior de la estructura doblada, está en tensión mientras que la segunda capa no ondulada exterior Li, que forma el interior de la estructura doblada, está en compresión. Eventualmente, la segunda capa no ondulada exterior Li fallará en compresión y se pandeará irreversiblemente a lo largo de una única línea dispuesta entre dos acanaladuras de la capa ondulada inmediatamente por encima de la segunda capa de revestimiento exterior. De este modo se forma una línea de pliegue C, como se muestra en la Figura 2.

Inmediatamente después de que la segunda capa no ondulada exterior Li falle de esta forma, la segunda capa no ondulada exterior Li no resiste más la compresión y el cartón se distorsiona en una parte de forma triangular plegada, con dos partes rectas conectadas por una sección fallida que es mucho más delgada que el resto del cartón.

Cuando el cartón se devuelve a su forma plana, la línea de pliegue permanecerá. La línea de pliegue representa un daño irreversible o permanente al cartón y, de este modo, un debilitamiento de esta parte del cartón. Un intento adicional de doblar el cartón hará que el cartón simplemente se pliegue a lo largo de esta línea, en la medida que esta línea será menos resistente al pandeo. Esta línea, de este modo, forma eficazmente una bisagra o un vicio en el cartón, que no se puede quitar, y que debilita permanentemente una estructura hecha a partir del cartón.

En algunos modos de fallo, el cartón fallará en una pluralidad de líneas, separadas por varias longitudes de onda del papel acanalado.

En otros modos de fallo, si la segunda capa no ondulada exterior Li no se pandea en absoluto, la primera capa no ondulada exterior Lo puede, en su lugar, romperse en tensión.

Además de la limitación con respecto a los radios grandes, un cartón ondulado convencional doblado no es una estructura óptima para la construcción de, por ejemplo, un embalaje dado que el revestimiento interior (segunda capa no ondulada exterior) estará muy sometida a altas tensiones y, de este modo, será sensible a la deformación. Por consiguiente, el cartón ondulado de pared simple, pared doble y triple se forma típicamente en cajas rectangulares o cuadradas (cajas en forma de ladrillo) que, además de la parte superior e inferior planas, consta de cuatro lados planos.

En el embalaje de productos a granel (por ejemplo, gránulos), el embalaje está expuesto a una alta presión interior y, algunas veces, también expuesto a cargas elevadas de arriba hacia abajo (por ejemplo, cuando se apilan unos encima de otros). Para estas aplicaciones de trabajo pesado, a menudo se necesitan cartones ondulados de múltiples capas para cumplir los requisitos de resistencia del embalaje (ECT según la norma ISO 3037:2013 y rigidez a la flexión según la norma ISO 5628:2012).

Desde una perspectiva teórica, la forma preferida para resistir una alta presión interior es una forma cilíndrica, pero típicamente no es posible doblar los cartones ondulados de múltiples capas convencionales en formas circulares con radios de curvatura adecuadamente pequeños. Tales formas, de este modo, no se consideran típicamente para aplicaciones que usan cartón ondulado de múltiples capas convencional. Por lo tanto, para tales aplicaciones de embalaje se ha propuesto usar, por ejemplo, una estructura que tenga ocho paneles laterales planos para formar un octágono, con el fin de acercarse a un diseño de forma circular.

El documento US 4.286.006 A describe un material ondulado adecuado para aplicaciones de embalaje, en el que una lámina de material muy flexible que tiene una alta resistencia al desgarro y al estiramiento se une a las acanaladuras de una lámina de cartón ondulado de una sola cara, dando como resultado una estructura que es enrollable en la dirección del sustrato flexible, y que es sustancialmente rígida, cuando se aplica una fuerza para enrollarla hacia el revestimiento del cartón ondulado de una sola cara.

El documento US 2011/195231 A1 describe un cartón ondulado para la industria de embalaje que comprenden cinco revestimientos y cuatro medios ondulados intermedios con una combinación de tipo acanaladura de B-C-B-C.

El documento WO 2013/012362 A1 se refiere a un cartón que se dobla suavemente que comprende una capa intermedia, una primera capa exterior unida a la capa intermedia y una segunda capa exterior unida a la capa intermedia, donde la segunda capa exterior tiene una rigidez a la flexión menor según la norma ISO 5628 que la primera capa exterior, de manera que el cartón que se dobla suavemente se pueda doblar hacia fuera solamente en una dirección hacia la que mira la segunda capa.

Compendio de la invención

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un cartón ondulado. El cartón ondulado tiene una estructura de capas. La estructura de capas comprende una primera capa no ondulada exterior que define una primera superficie del cartón ondulado. La estructura de capas comprende una segunda capa no ondulada exterior que define una segunda superficie del cartón ondulado. La estructura de capas comprende una pluralidad de capas onduladas dispuestas entre la primera capa no ondulada exterior y la segunda capa no ondulada exterior. Cada capa ondulada tiene acanaladuras que discurren en la misma dirección que las otras capas onduladas de la pluralidad de capas onduladas. La estructura de capas comprende una o más capas no onduladas intermedias. Cada capa no ondulada intermedia se interpone entre y se une a un par respectivo de la pluralidad de capas onduladas. Cuando el cartón ondulado se dobla desde un estado plano en una primera dirección de flexión alrededor de un primer eje que se extiende a lo largo de la dirección de las acanaladuras, un grupo secuencial de capas no onduladas seleccionado de la segunda capa no ondulada exterior y la una o más capas no onduladas intermedias se pandean antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior. Cada capa del grupo secuencial de capas no onduladas se pandea a lo largo de una pluralidad de líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente. La rigidez a la flexión de la primera capa no ondulada exterior es más alta que la rigidez a la flexión de la segunda capa no ondulada exterior, y la rigidez a la flexión de cada una de la segunda capa no ondulada exterior y la una o más capas no onduladas intermedias satisface la ecuación EI ≤ (SCT x A2) / (4 x n2)

en la que:

EI representa la rigidez a la flexión de la capa alrededor de la dirección de las acanaladuras;

SCT representa la resistencia a la compresión de la capa perpendicular a la dirección de las acanaladuras; y A representa la longitud entre dos picos de la capa ondulada adyacente en una dirección radialmente hacia fuera en relación con la primera dirección de flexión. Cuando el cartón ondulado se dobla en la primera dirección de flexión, la segunda capa no ondulada exterior llega a ser el interior de la estructura doblada y que en el segundo caso, la primera capa no ondulada exterior llega a ser el interior de la estructura doblada.

En una realización, cuando el cartón ondulado se dobla desde el estado plano en una segunda dirección de flexión alrededor de un segundo eje que se extiende a lo largo de la dirección de las acanaladuras, o bien la primera capa no ondulada exterior se pandea a lo largo de una sola línea antes de que la segunda capa no ondulada exterior se pandee o bien la segunda capa no ondulada exterior se rompa en tensión antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

En una realización, el grupo secuencial de capas no onduladas se pandea secuencialmente.

En una realización, el grupo secuencial de capas no onduladas se pandea simultáneamente.

En una realización, el grupo secuencial de capas no onduladas incluye una capa no ondulada intermedia adyacente a la primera capa no ondulada exterior.

En una realización, el cartón ondulado se puede doblar en la primera dirección de flexión a un radio de curvatura de cinco veces el grosor del cartón medido desde la primera superficie hasta la segunda superficie antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

En una realización, el cartón ondulado se puede doblar en la primera dirección de flexión a un radio de curvatura de dos veces el grosor del cartón antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

En una realización, la capa ondulada más cercana a la primera la capa no ondulada exterior tiene un paso de acanalado más pequeño que otra capa ondulada.

En una realización, la capa ondulada más cercana a la primera capa no ondulada exterior tiene un paso de acanalado más pequeño que la capa ondulada más cercana a la segunda capa no ondulada exterior.

En una realización, la primera capa no ondulada exterior lleva una ornamentación de superficie.

En una realización, la segunda capa no ondulada exterior proporciona una segunda superficie del cartón que es al menos una de un recubrimiento impermeable a los líquidos, un recubrimiento impermeable a los gases o un recubrimiento de un material inerte.

En una realización, se proporciona un recubrimiento a la segunda capa no ondulada exterior para formar la segunda superficie.

En una realización, la primera capa no ondulada exterior es un cartón de revestimiento, una placa de cartón, un laminado que incluye cartón de revestimiento o un laminado que incluye una placa de cartón.

En una realización, la segunda capa no ondulada exterior es una capa de polímero o un laminado que incluye una capa de polímero.

En una realización, el plano neutro de flexión en la primera dirección del cartón está entre la primera capa no ondulada exterior y la capa no ondulada intermedia inmediatamente adyacente a la primera capa no ondulada exterior.

Como se mencionó anteriormente, la rigidez a la flexión de cada una de la segunda capa no ondulada exterior y la capa no ondulada intermedia satisface la ecuación EI ≤ (SCT x A2) / (4 x n2) en la que: EI representa la rigidez a la flexión de la capa alrededor de la dirección de los canales; SCT representa la resistencia a la compresión de la capa perpendicular a la dirección de las acanaladuras; y A representa la longitud entre dos picos de la capa ondulada adyacente en una dirección radialmente hacia fuera con relación a la primera dirección de flexión.

En una realización, el número de capas no onduladas intermedias es al menos 1, 2, 3, 4 o 5.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un contenedor que comprende cartón ondulado que es una realización del primer aspecto, que presenta al menos una parte de superficie curva.

Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona una estructura, que comprende cartón ondulado que es una realización del primer aspecto, que presenta al menos una parte de superficie curva, como componente estructural.

Soluciones de embalaje que implican formas distintas de paneles rectos mejoran la libertad de diseño, lo que puede dar como resultado estructuras de embalaje más atractivas, o aquellas que tienen una funcionalidad mejorada. Existe el deseo de un material laminar que se pueda formar en una forma suavemente curva incluso con radios de curvatura pequeños.

Además, existe el deseo de almacenar material laminar en rollos.

Además, existe el deseo de mejorar la libertad de diseño para los diseñadores de embalajes.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan cartones ondulados y contenedores que abordan los problemas de los cartones ondulados y contenedores de la técnica anterior, incluyendo el cumplimiento de uno o más de los deseos anteriores.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una vista en sección transversal de un cartón ondulado de pared doble convencional en un estado descargado.

La Figura 2 muestra una vista en sección transversal de un cartón ondulado de pared doble convencional sometido a un momento de flexión (M), lo suficientemente alto como para causar daño al material.

La Figura 3 muestra una vista en sección transversal de un cartón ondulado de pared doble que es una realización de la presente invención en un estado descargado.

La Figura 4 muestra una vista en sección transversal del cartón ondulado de pared doble mostrado en la Figura 3 sometido a un momento de flexión (M) que da como resultado una forma suavemente curva.

Las Figuras 5-10 muestran un proceso de prueba de la capacidad de doblado de un cartón ondulado de pared triple que es una realización de la invención.

Las Figuras 11-16 muestran un proceso de prueba de la capacidad de doblado de un cartón de pared doble convencional, presentado como ejemplo comparativo.

Las Figuras 17-22 muestran un proceso de prueba de la capacidad de doblado de un cartón de pared triple convencional, presentado como ejemplo comparativo.

La Figura 23 muestra una vista en sección transversal de un cartón ondulado de pared doble que es una realización de la presente invención sometido a un momento de flexión (M).

La Figura 24 muestra una vista en sección transversal de un cartón ondulado de pared doble que muestra medidas útiles para comprender la Ecuación 4 y la Ecuación 5 dadas a continuación.

La Figura 25 muestra un primer ejemplo de un cartón ondulado de pared triple que es una realización de la invención en el que acanaladuras adyacentes con la misma longitud de onda se encuentran de arriba a arriba.

La Figura 26 muestra un segundo ejemplo de un cartón ondulado de pared triple que es una realización de la invención en el que acanaladuras adyacentes con la misma longitud de onda están desplazadas ligeramente en una dirección a través de la dirección de las acanaladuras.

La Figura 27 muestra un tercer ejemplo de un cartón ondulado de pared triple que es una realización de la invención en el que acanaladuras adyacentes con la misma longitud de onda están desplazadas completamente en una dirección a través de la dirección de las acanaladuras.

Las Figuras 28 a 33 muestran un proceso de doblado de un cartón ondulado que se puede doblar de once capas en el que las capas en el interior del doblado se pandean secuencialmente a medida que se dobla el cartón.

La Figura 34 muestra una condición en la que se pasa una prueba de flexión.

La Figura 35 muestra condición en la que se falla una prueba de flexión.

La Figura 36 compara un cilindro no abultado a la izquierda con un cilindro abultado a la derecha.

Descripción detallada

Las realizaciones de la presente invención combinan componentes de cartón ondulado de pared doble y triple conocidos, por ejemplo, cartón de revestimiento y papel acanalado, de una forma que permite mecánicamente la flexión suave de un cartón ondulado de múltiples capas en una dirección hacia delante alrededor de un eje paralelo a la dirección de acanalado (dirección a lo largo de los picos o canales de las acanaladuras), mientras que se conservan las propiedades mecánicas deseables, tales como resistencia a la flexión en otra dirección inversa alrededor de un eje paralelo a la dirección de acanalado, resistencia a la flexión en una dirección que atraviesa la dirección de acanalado y resistencia a la compresión a lo largo de la dirección de acanalado.

Flexión suave en la presente memoria se refiere a la flexión en una forma curva sin defectos visibles a lo largo de la superficie exterior, con respecto al radio de curvatura, del cartón curvo. Una definición de flexión suave que se puede aplicar en el presente contexto es que en una sección transversal de la capa más exterior del cartón que cambia de dirección desde una primera dirección a una segunda dirección, el cambio de dirección es gradual sobre un cierto número, por ejemplo cinco, acanaladuras inmediatamente adyacentes a esa capa más exterior. En particular, se puede lograr en la práctica una flexión suave hasta un radio de curvatura de dos veces el grosor del cartón, o alternativamente 20 mm.

Las realizaciones de la presente invención logran esto mediante una selección cuidadosa de las propiedades mecánicas de las diversas capas de la estructura de cartón ondulado con el fin de cumplir ciertos principios. Mediante tal selección cuidadosa de las propiedades mecánicas de las diversas capas de la estructura de cartón ondulado, llega a ser posible doblar el cartón en una curvatura suave. Dependiendo de la configuración del cartón seleccionado, llegan a ser alcanzables radios de curvatura tan pequeños como dos veces el grosor del cartón. En particular, con el fin de asegurar que un cartón se pueda convertir en curvaturas suaves en una aplicación de embalaje mientras que se conserva el rendimiento de embalaje deseable, es apropiado tener en cuenta los siguientes principios de selección de materiales y construcción.

Una primera realización de un cartón ondulado de múltiples capas, que es un cartón de pared doble según la invención, se construye de la siguiente manera, con referencia a la Figura 3.

La realización es un cartón de pared doble 100 que consta de dos capas no onduladas exteriores Lo, Li de material laminar con una capa no ondulada intermedia de material laminar L1 dispuesta entre las dos capas no onduladas exteriores Lo, Li, a modo de sándwich. Cada una de estas capas se denomina algunas veces “revestimiento” y, típicamente, es sustancialmente plana cuando el material está en el estado no doblado. Separando los revestimientos están las capas onduladas, denominadas algunas veces capas acanaladas, formadas por un papel acanalado y cada una que tiene un perfil de acanaladura definido.

En el contexto de las realizaciones de la presente invención, una capa no ondulada exterior Lo del cartón se denomina primera capa o capa no ondulada más exterior, mientras que la otra capa no ondulada exterior Li se denomina segunda capa o capa más interior. La capa ondulada adyacente a la capa no ondulada más exterior se denomina la capa ondulada más exterior F1, mientras que la capa ondulada adyacente a la capa no ondulada más interior se denomina capa ondulada más interior Fi. Esta terminología se adopta con referencia al comportamiento previsto del cartón de la presente invención, de la siguiente manera.

En la realización, el cartón se puede doblar suavemente en una primera dirección de flexión en una forma curva, como se muestra en la Figura 4. Tal primera dirección de flexión es alrededor de un eje de curvatura AX1 fuera del cartón y más cerca de la segunda capa no ondulada Li del cartón que la primera capa no ondulada Lo del cartón. En otras palabras, cuando el cartón se dobla en la primera dirección de flexión, la primera capa no ondulada del cartón es la más exterior y la segunda capa no ondulada es la más interior con referencia a la dirección radial desde el eje de curvatura. No obstante, en la realización, el cartón tenderá a resistir la flexión en una segunda dirección alrededor de un eje en el otro lado del cartón, fuera del cartón y más cerca de la primera capa no ondulada del cartón que de la segunda capa no ondulada del cartón. A este respecto, la realización se considera que se puede doblar suavemente en un sentido, hacia una forma curva con la primera capa no ondulada más exterior de la curva y la segunda capa no ondulada más interior de la curva, en comparación con una estructura que se puede doblar en dos sentidos que se puede doblar en las direcciones hacia delante y hacia atrás.

Como se trató anteriormente con respecto a la Figura 2, cuando un cartón convencional se dobla, la capa no ondulada más exterior intenta resistir la tensión inducida, la capa no ondulada más interior intenta resistir la compresión inducida, pero eventualmente la capa no ondulada más interior falla pandeándose irreversiblemente a lo largo de una sola línea.

Por el contrario, en la presente invención, la capa no ondulada más interior se selecciona para tener una rigidez a la flexión EI deliberadamente reducida y una mayor flexibilidad de manera que cuando la capa no ondulada más interior se ponga bajo compresión, no resista las fuerzas de compresión, sino que más bien se pandea simultánea y reversiblemente entre cada acanaladura de la capa ondulada más interior Fi adyacente. Esto es claramente diferente al sentido común convencional en formación cartón ondulado de pared doble convencional, en el que se prefieren capas no onduladas exteriores que son fuertes en compresión.

Cuando cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li presenta pandeo, la flexión se distribuye a través de cada sección del material.

El pandeo de una capa de material laminar, tal como la segunda capa no ondulada exterior Li, teóricamente se puede describir mediante el denominado “cuarto caso de pandeo de Euler”, según a la Ecuación 1 a continuación. Ecuación 1:

en la que Pk es la fuerza de pandeo, que es la carga de compresión cuando el material comienza a pandearse; EI es la rigidez a la flexión de la capa; y A es la longitud entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior a la que se une la capa no ondulada exterior.

Aquí, y a continuación, la cantidad de rigidez a la flexión EI:

E se determina según la norma ISO 1924-3:2005 mediante una prueba de tensión convencional; e

I es un factor de sección transversal derivado del grosor y el ancho de la muestra.

Específicamente, para una sección transversal rectangular (tal como el papel), I = (b x h3)/12, en la que cantidad b es el ancho de la muestra y h es el grosor determinado según la norma ISO 3034:2011. En el presente contexto, no obstante, la propiedad I se entiende como que es por unidad de ancho, es decir, I = h3/12.

Reducir la rigidez a la flexión del material de la segunda capa no ondulada exterior Li, o alternativamente aumentar la longitud entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li, tenderá a disminuir la fuerza Pk a la que la segunda capa no ondulada exterior Li comenzará a pandearse.

No obstante, si la segunda capa no ondulada exterior Li tiene una resistencia a la compresión SCT demasiado alta, que se puede medir según la norma ISO 9895:2008, la segunda capa no ondulada exterior Li no se pandeará reversiblemente en cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada externa Li, pero más bien tenderá a fallar por pandeo irreversible en una sola ubicación.

Para asegurar que el pandeo ocurra casi simultáneamente para cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li, la fuerza Pk a la que la segunda capa no ondulada exterior Li comenzará a pandearse según el cuarto caso de pandeo de Euler debería ser menor que la resistencia a la compresión del material. La relación se da en la Ecuación 2 a continuación.

Ecuación 2:

Pk < STC

A partir de este criterio, se puede obtener una relación según la cual la segunda capa no ondulada exterior Li se pandeará casi simultáneamente en cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li. Esta relación relaciona la rigidez a la flexión EI de la segunda capa no ondulada exterior Li con la resistencia a la compresión de tramo corto SCT, teniendo en cuenta la longitud A entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li, como se da en la Ecuación 3 a continuación.

Ecuación 3:

Una vez que se cumple el requisito de la Ecuación 3, se puede asegurar que, cuando se dobla apropiadamente en una primera dirección, la segunda capa no ondulada exterior Li no fallará pandeándose a lo largo de una línea de un solo pliegue, sino que más bien se pandeará casi simultáneamente en cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li, permitiendo por ello que el cartón ondulado adopte una forma suavemente curva.

Se observa que en lo anterior, se ha mencionado que la segunda capa no ondulada exterior Li se pandeará casi simultáneamente en cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li. No obstante, se permite que ocasionalmente algunas secciones no se pandeen. Los resultados ventajosos de la realización se pueden obtener incluso cuando no se pandean todas las secciones, sino más bien la mayoría, por ejemplo, más del 50%, más del 70% o más del 90% en una región de flexión del pandeo del cartón. No obstante, en la mayoría de las realizaciones, se espera que todas o sustancialmente todas las secciones se pandeen simultáneamente o casi simultáneamente. Una región de flexión se define como la región en donde la dirección plana general del cartón cambia de una primera dirección a una segunda dirección, por ejemplo, entre una primera sección plana y una segunda sección plana que tienen un ángulo entre ellas. La región de flexión puede incluir, por ejemplo, al menos cinco acanaladuras, al menos diez acanaladuras o al menos veinte acanaladuras de la capa ondulada más interior Fi. El ángulo entre la primera y la segunda regiones planas puede implicar un cambio de dirección de al menos 30 grados, al menos 45 grados o al menos 90 grados.

Además, para asegurar que la primera capa no ondulada exterior Lo se doble suavemente, la rigidez a la flexión no debería ser tan grande que, en el radio de curvatura deseado, la primera capa no ondulada exterior falle al doblarse y, en su lugar, se rompa o se arrugue. En otras palabras, la resistencia a la flexión de la primera capa no ondulada exterior debería ser suficiente para permitir que la primera capa no ondulada exterior adopte el radio de curvatura deseado sin fallar. No obstante, para la mayoría de los materiales adecuados para su uso como capa no ondulada exterior de un cartón ondulado, es probable que ya se satisfaga este criterio.

Con el fin de inhibir una flexión del cartón en una segunda dirección de flexión opuesta a la primera dirección de flexión, la rigidez a la flexión de la primera capa no ondulada exterior Lo es más alta que la rigidez a la flexión de la segunda capa no ondulada exterior Li. Además, el valor de EI para la primera capa no ondulada exterior debería ser mayor que el valor obtenible de la Ecuación 3, con referencia a la resistencia a la compresión de tramo corto SCT de la primera capa no ondulada exterior Lo, teniendo en cuenta la longitud A entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más exterior F1 a la que se une la primera capa no ondulada exterior Lo. La segunda capa no ondulada exterior Li también debería ser suficientemente fuerte en tensión (tiene suficiente resistencia a la tracción) como para evitar que se rompa bajo flexión en la dirección inversa. La elección apropiada de los parámetros del material y, en particular, de los valores de longitud A, EI y SCT asegurará que el cartón no se doblará suavemente en la segunda dirección de flexión, sino que más bien permanecerá rígido y resistirá la flexión, al menos hasta que falle de la misma forma que el cartón ondulado de pared simple convencional.

Los principios dados anteriormente se explican con mayor detalle con respecto a un cartón ondulado de pared simple que se dobla suavemente en la solicitud anterior del Solicitante PCT/SE2012/050321, publicada como WO 2013/141769 A1.

No obstante, los principios expuestos anteriormente todavía no tienen en cuenta la presencia de una capa no ondulada intermedia L1 y una capa ondulada más exterior F1 adicional que existen en una construcción de pared doble como se muestra en las Figuras 3 y 4. Con la presencia de la capa no ondulada intermedia L1, existe la posibilidad de que incluso si la segunda capa no ondulada exterior Li se pandea casi simultáneamente para cada sección de la segunda capa no ondulada exterior Li entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior Fi a la que se une la segunda capa no ondulada exterior Li, la capa no ondulada intermedia L1 también falla pandeándose a lo largo de una sola línea. Alternativamente, existe la posibilidad de que la primera capa no ondulada exterior Lo se ponga en una tensión excesiva debido a la rigidez de la capa no ondulada intermedia L1. Por lo tanto, generalmente no es sencillo extender la enseñanza del documento WO 2013/141769 A1, que se refiere a una construcción de pared simple, a una construcción de pared doble o de múltiples capas.

Con el fin de asegurar que la presencia de la capa no ondulada intermedia L1 permita que la capa doble de la Figura 3 se doble suavemente en un radio deseado, se debería asegurar que la capa no ondulada intermedia L1 también se pandee casi simultáneamente para cada sección de la capa no ondulada intermedia L1 entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más exterior F1 a la que se une la capa no ondulada intermedia L1.

Por consiguiente, los principios aplicados en la Ecuación 3 se deberían adoptar también para la capa no ondulada intermedia L1, en términos de que el valor de EI para la capa no ondulada intermedia L1 es menor que el valor que se obtiene de la Ecuación 3, con referencia a la resistencia a la compresión de tramo corto SCT de la capa no ondulada intermedia L1 y teniendo en cuenta la longitud A entre dos picos sucesivos de la capa ondulada más interior F1 a la que se une la capa no ondulada intermedia L1.

Además, se debería asegurar que la capa no ondulada intermedia L1 no se pone en tensión en el doblado, sino que más bien esté en compresión cuando el cartón se dobla en la primera dirección. Para permitir esto, la combinación de capas en el cartón ondulado se elige de modo que el plano neutro N esté por debajo del revestimiento exterior pero por encima de la capa no ondulada intermedia del cartón ondulado. El plano neutro es aquel plano del cartón donde no ocurre compresión ni extensión cuando se somete a flexión. Cuando se dobla el cartón, todo el material por encima del plano neutro se somete a esfuerzos de tracción y todo el material por debajo del plano neutro se somete a esfuerzos de compresión. Este principio se manifiesta en la Figura 23. La posición del plano neutro N se puede variar ajustando el módulo elástico y grosor de las capas no onduladas y capas onduladas individuales y la altura de las acanaladuras.

La enseñanza anterior con relación a un cartón de pared doble es extensible al caso de cartones de múltiples paredes, que tienen una capa más exterior Lo, una capa más interior Li y una pluralidad de capas no onduladas intermedias Ln (donde n = 1, 2, 3, 4, 5...) dispuestas en secuencia desde la capa más interior Li hasta la capa más exterior Lo. Entre cada capa no ondulada intermedia Ln y la capa similar inmediatamente por encima de esa capa no ondulada intermedia está una capa ondulada intermedia Fn. Así, por ejemplo, para un cartón de cinco paredes 200, como se muestra en la Figura 28, que tiene cinco capas onduladas y cuatro capas no onduladas intermedias, la secuencia de capas se podría señalar como Li-Fi-L1-F1-L2-F2-L3-F3-L4-F4-Lo.

A partir de la aplicación de la teoría de vigas a un material de múltiples capas, la ubicación del plano neutro de un cartón ondulado sin doblar dado se puede determinar determinando el plano neutro para una capa dada mediante la Ecuación 4, y luego realizando una suma sobre todas las capas como se da en la Ecuación 5:

Ecuación 4:

Ecuación 5:

donde Z^mdes la distancia desde la capa no ondulada más interior al plano neutro, E y t son el módulo elástico y el grosor de las capas no onduladas y las capas onduladas individuales y h es la altura de las acanaladuras. Las cantidades mostradas en estas ecuaciones se manifiestan en la Figura 24.

No obstante, es alcanzable una realización de la invención reivindicada incluso cuando no se satisfacen las consideraciones teóricas anteriores. Siempre que la rigidez a la flexión de los revestimientos interiores sea lo suficientemente baja para pandearse entre las partes superiores de acanaladura, no es estrictamente necesario disponer el plano neutro entre la capa más exterior Lo y la capa no ondulada intermedia más exterior. En particular, un cartón de múltiples capas que tenga el plano neutro por debajo de la capa no ondulada intermedia más exterior aún puede alcanzar un radio suave al doblarse a un radio pequeño.

En tal configuración, a medida que comienza el proceso de flexión, la capa no ondulada más interior (o el grupo más interior de capas no onduladas) estará expuesta a los esfuerzos de compresión más altos y se pandeará entre los picos de la capa ondulada adyacente. Cuando se hace así, perderá rigidez. Cuando esto ocurra, la capa no ondulada más interior ya no contribuye sustancialmente a la posición del plano neutro. Por lo tanto, el plano neutro se mueve hacia arriba, hacia la capa no ondulada más exterior. La nueva posición del plano neutro se puede determinar a partir de la Ecuación 4 y la Ecuación 5, pero ahora sin tener en cuenta la contribución de la capa no ondulada más interior.

Este fenómeno, en algunas configuraciones, avanzará progresivamente a las capas no onduladas adyacentes, a medida que las capas se pandeen secuencialmente desde la más interior a la más exterior, siempre que después de que cada capa no ondulada se haya pandeado, el plano neutro se desplaza a una posición que permite que continúe la flexión suave del cartón. La experimentación directa usando materiales conocidos permitirá que se logren en la práctica cartones que presentan este comportamiento.

Las Figuras 28 a 33 muestran un proceso de doblado de un cartón ondulado flexible 200 de once capas, es decir, de cinco paredes, en el que las capas no onduladas en el interior de la curva se pandean secuencialmente a medida que el cartón se dobla según el proceso descrito anteriormente.

El pandeo progresivo, a este respecto, puede referirse a cada capa no ondulada que se pandea a su vez desde lo más interior hacia lo más exterior, o puede referirse a las capas no onduladas que se pandean en grupos, cada grupo que se pandea simultáneamente o casi simultáneamente. En la configuración doblada, el resultado será el mismo; las capas no onduladas más interiores se pandearán todas entre los puntos de unión de las respectivas capas onduladas, y la capa no ondulada más exterior se curvará suavemente.

Si el grupo más exterior de capas onduladas, con relación a la dirección de flexión, es lo suficientemente delgado, las capas no onduladas asociadas no necesitan pandearse en absoluto. En tal configuración, el grupo más exterior de capas onduladas y sus capas no onduladas asociadas están actuando juntas como una capa no ondulada (relativamente gruesa). No obstante, tal configuración es excepcional, y en la mayoría de las configuraciones todas las capas no onduladas, o al menos todas excepto una de las capas no onduladas, hacia dentro de las capas no onduladas más exteriores, se pandearán al doblarse.

Por consiguiente, una variación extensa en la construcción del cartón de múltiples capas descrito se puede adoptar según los principios y variaciones anteriores del mismo, sin un esfuerzo indebido, una vez que se adopten estos principios.

En particular, es suficiente con el fin de permitir la flexión en una primera dirección de flexión en la que cuando el cartón ondulado se dobla desde un estado plano en la primera dirección de flexión, un grupo secuencial de capas no onduladas seleccionadas a partir de la segunda capa no ondulada exterior y la una o más capas no onduladas intermedias se pandean antes de que la primera la capa no ondulada exterior se pandee, cada capa del grupo secuencial de capas no onduladas que se pandea a lo largo de una pluralidad de líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente.

En algunas realizaciones, cada capa no ondulada del grupo secuencial de capas no onduladas se pandea a lo largo de la mayoría de las líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente en una región de curva del cartón ondulado. La mayoría puede ser más del 50%, más del 70%, más del 90% de las líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente en la región de curva. En otras realizaciones, cada capa no ondulada del grupo secuencial de capas no onduladas se pandea a lo largo de todas las líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente en una región de curva del cartón ondulado.

Además, para resistir la flexión en la segunda dirección, es suficiente que cuando el cartón ondulado se doble desde el estado plano en una segunda dirección de flexión alrededor de un segundo eje que se extiende a lo largo de la dirección de las acanaladuras, la primera capa no ondulada exterior o bien se pandee a lo largo de una sola línea antes de que la segunda capa no ondulada exterior se pandee o bien la segunda la capa no ondulada exterior se rompe en tensión antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

En las realizaciones de la invención, se prefiere que la dirección de acanalado esté alineada como entre las capas onduladas. No obstante, en otras realizaciones de la invención, es permisible alguna desalineación de la dirección de acanalado de una capa ondulada a la siguiente, siempre que todas las direcciones de acanalado estén dentro de un rango pequeño, por ejemplo menos de 5 o 10 grados entre la dirección de acanalado de las capas onduladas más desalineadas.

En las realizaciones de la invención, se prefiere que las capas onduladas adyacentes sean de la misma longitud de onda y las capas onduladas están dispuestas de parte superior de acanaladura a parte superior de acanaladura, de manera que los picos de una capa ondulada se alineen con los canales de una capa ondulada adyacente, como se muestra en la Figura 25. Tal configuración permite una resistencia más alta a las cargas de compresión fuera del plano.

No obstante, cuando las partes superiores de acanaladuras están desplazadas ligeramente como entre las capas onduladas, como se muestra en la Figura 26, o están desplazadas completamente, como se muestra en la Figura 27, de manera que los picos de una capa se alineen con los picos de una capa adyacente, la resistencia a las cargas de compresión fuera del plano tenderá a ser disminuida. Tal desplazamiento en las capas onduladas adyacentes no afectará negativamente a la capacidad de doblarse suavemente en un radio pequeño. No obstante, el grosor de la parte curva del cartón dependerá de cómo se desplacen las partes superiores de acanaladuras. El mayor grosor de la parte curva del cartón ocurre cuando las partes superiores de acanaladuras están pegadas con las partes superiores de acanaladuras en capas onduladas adyacentes.

Además, las capas onduladas adyacentes no necesitan ser de la misma longitud de onda y, en la práctica, por lo tanto, pueden moverse dentro y fuera de fase con las acanaladuras de las capas adyacentes.

En las realizaciones de la invención, el material de las capas no onduladas exteriores y las capas no onduladas intermedias (es decir, los revestimientos) pueden ser cartón de revestimiento, placa de cartón, papel o plástico o un laminado de dos o más de estos materiales.

En particular, tales capas no onduladas pueden estar compuestas por uno de un papel fino, un papel supercalandrado, papel satinado a máquina, papel resistente a la grasa, papel de periódico o papel acabado a máquina, revestimiento, lámina metálica, película metalizada o material compuesto o un laminado de dos o más cualesquiera de un papel fino, papel supercalandrado, papel satinado a máquina, papel resistente a la grasa, papel de periódico o papel acabado a máquina, cartón de revestimiento, lámina metálica, película metalizada o un material compuesto, tal como polímeros reforzados con fibra de celulosa (por ejemplo, incluyendo nanocelulosa). Se puede usar el mismo grupo de materiales para formar las capas onduladas.

En ciertas realizaciones, una o ambas de las capas no onduladas y las capas onduladas están hechas de materiales a base de fibra.

En ciertas realizaciones, una o ambas de las capas no onduladas y las capas onduladas están hechas de materiales a base de polímeros.

En lo anterior, se han propuesto realizaciones que tienen hasta cinco capas de capas onduladas. No obstante, en la práctica, se han logrado realizaciones que tienen hasta al menos 31 capas, y los principios son extensibles incluso a mayores números de capas.

En las realizaciones de la invención, las capas onduladas pueden comprender cualquiera de los perfiles de acanaladura estándar A, B, C, D, E, F, G o K, y en algunas realizaciones pueden comprender cualquier otro perfil de acanaladura (además de los enumerados anteriormente) más allá del perfil de acanaladura estándar E, o perfiles de acanaladura no estándar.

Una prueba para determinar si un cartón ondulado 300 dado se puede convertir en curvaturas suaves se da de la siguiente manera.

Paso 1: poner un cilindro Y con un diámetro de cinco veces más grueso que el cartón 300 en una lámina plana del cartón ondulado de dimensiones 1,5 veces la circunferencia del cilindro Y de largo y 50 mm de ancho. El cartón ondulado flexible 300 se debería colocar con la capa no ondulada interior Li mirando hacia arriba y el cilindro Y se debería colocar suavemente sobre la superficie sin aplastar la acanaladura.

Paso 2: elevar los extremos en la dirección longitudinal del cartón ondulado 300 con la mano hasta que los extremos del cartón se encuentren en el aire y mantener en esta configuración. El cilindro Y debería tener masa suficiente para permitir que esta configuración se logre, por ejemplo, por ejemplo, 1,5 - 2 kg.

Paso 3: inspeccionar la forma de la capa no ondulada exterior Lo en esta configuración.

Si la capa no ondulada exterior Lo forma suavemente al menos un semicírculo alrededor del cilindro Y de metal, se puede asegurar que el cartón se puede convertir en curvaturas suaves en un producto de embalaje.

Cuando se aplica la prueba anterior a un ejemplo de cartón ondulado de pared triple 300 según la invención, la capa no ondulada exterior forma suavemente al menos un semicírculo alrededor del cilindro de metal Y. Por consiguiente, se puede asegurar que el cartón se puede convertir en curvaturas suaves en un producto de embalaje. Las Figuras 5-10 representan tal prueba.

Por el contrario, cuando se aplica la misma prueba anterior al cartón ondulado de pared doble y triple convencional, la capa no ondulada exterior falla en formar suavemente al menos un semicírculo alrededor del cilindro Y de metal. Por consiguiente, no se puede asegurar que el cartón se pueda convertir en curvaturas suaves en un producto de embalaje. Las Figuras 11-16 representan tal prueba sobre un cartón de pared doble convencional. Las Figuras 17-22 representan tal prueba sobre un cartón de pared triple convencional.

Para pasar esta prueba de flexión, la superficie exterior del cartón que se sitúa en el semicírculo inferior del cilindro Y debería formar una curvatura continua libre de vicios. Además, no se deberían ver huecos visuales entre las partes superiores de acanaladuras interiores y el cilindro. Tal estado se muestra en la Figura 34. Una placa 800 que falla la prueba muestra una superficie exterior Lo que es lineal por partes y con vicios claros. Tal estado se muestra en la Figura 35.

La prueba anterior es una forma conveniente de determinar que un cartón ondulado dado se puede convertir en curvaturas suaves en un producto de embalaje. No obstante, incluso si la prueba falla, podría ser posible doblar el cartón en una curvatura suave en otro radio, que permanece significativamente por debajo del posible radio de flexión del cartón ondulado convencional. Por consiguiente, el fallo al realizar la prueba dada no excluye necesariamente un cartón ondulado particular como realización de la invención. No obstante, si la prueba tiene éxito, se puede confirmar que el cartón ondulado es una realización de la invención.

El cartón ondulado, que es una realización de la invención, se puede formar en diseños de embalaje nuevos y ventajosos con una utilización del material altamente eficiente.

En particular, las estructuras curvas típicamente presentan una BCT (resistencia a la compresión de arriba a abajo, definida según Fefco 50) mejorada. Un panel de forma curva también es beneficioso en cizallamiento horizontal que se relaciona con la estabilidad en tránsito. Un embalaje que tiene, por ejemplo, una forma cilíndrica o una forma de óvalo, proporcionaría en consecuencia un alto valor de ^bC^ty funcionaría bien en las pruebas de transporte.

Además, los paneles curvos o los bordes redondeados evitan que la construcción de embalajes se retuerza, lo que mejora aspectos de manejo.

Dependiendo de la aplicación del producto y el diseño del embalaje, se pueden lograr ahorros significativos de materiales mientras que se conserva la misma resistencia al apilamiento que para aplicaciones que usan cartón ondulado de múltiples capas convencional. Por ejemplo, introduciendo bordes curvos entre paneles laterales adyacentes, es posible mantener una capa no ondulada exterior de alto gramaje para proporcionar una superficie de impresión de alta calidad y minimizar el gramaje de la capa no ondulada interior manteniendo aún la resistencia al apilamiento.

Para aplicaciones de embalaje que requieren resistencia a alta presión interna, es decir, contenedores cilíndricos que contienen gránulos o líquidos, el uso de cartón ondulado, que es una realización de la invención, puede aumentar la rigidez a la flexión que evitará el abultamiento del contenedor. La Figura 36 compara un contenedor T hecho de cartón ondulado de múltiples capas que es una realización de la invención a la izquierda, que no presenta abultamiento, con un contenedor R hecho de cartón ondulado de una sola capa, por ejemplo, el cartón ondulado de una sola capa flexible del documento WO 2013/141769 A1, a la derecha. En tal aplicación, es preferible usar una capa no ondulada exterior con alta resistencia a la tracción para evitar la ruptura de la pared del contenedor.

Aparte de las propiedades mecánicas de las capas no onduladas interiores y las capas onduladas, los materiales que forman estas capas puede tener propiedades de barrera que, por ejemplo, resistirán grasa, oxígeno, agua y aromas (por ejemplo, a través de diferentes técnicas de recubrimiento, extrusión y dimensionamiento). En una realización, la capa no ondulada más interior presenta propiedades de barrera por uno o más de estos medios. Las capas no onduladas y las capas onduladas también se pueden tratar con productos químicos para aumentar las propiedades mecánicas húmedas, retardar la llama, inhibir el moho, desalentar el ataque de plagas o lograr otros efectos deseables.

Además del embalaje, el cartón ondulado, que es una realización de la invención, se puede usar para varias otras aplicaciones. En particular, el cartón ondulado según la presente invención puede proporcionar un material adecuado para construir estructuras conocidas típicamente no construidas a partir de cartón ondulado. Por lo tanto, las realizaciones de la invención pueden ser para uso como componente estructural.

Por ejemplo, en muebles o construcción arquitectónica, las barras y las vigas se pueden sustituir por tubos de pequeño radio formados enrollando el cartón ondulado según la presente invención.

Además, las paredes u otros elementos planos pueden estar formados por láminas adherentes de cartón ondulado según la presente invención junto con sus caras interiores unas mirando a otras, opcionalmente con una o más capas adicionales de otro material entre medias. Tal configuración es entonces rígida, es decir, resistente a la flexión en todas las direcciones. Preferiblemente, tal estructura se puede formar transportando rollos del cartón ondulado según la presente invención a una ubicación y luego desenrollándolos y adhiriéndolos entre sí para proporcionar una estructura rígida en la ubicación donde se requiere la estructura ensamblada. Tal configuración puede proporcionar una alternativa conveniente a otras técnicas de prefabricación, por ejemplo, técnicas de paquete plano o técnicas de ensamblaje parcial.

A este respecto, las realizaciones que tienen un mayor número de capas pueden ser adecuadas para aplicaciones de trabajo pesado. Se proponen las siguientes clases de materiales:

2-5 capas onduladas: embalaje;

5-10 capas onduladas: muebles, pequeñas estructuras portátiles, refugios para una sola persona;

10-50 capas onduladas: ingeniería civil ligera, grandes estructuras a escala humana, edificios, refugios para múltiples personas;

Más de 50 capas de cartón ondulado: ingeniería civil pesada, carreteras, puentes, edificios altos y aquellos diseñados para resistir fuerzas excesivas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cartón ondulado que tiene una estructura de capas, la estructura de capas que comprende:

una primera capa no ondulada exterior que define una primera superficie del cartón ondulado;

una segunda capa no ondulada exterior que define una segunda superficie del cartón ondulado;

una pluralidad de capas onduladas dispuestas entre la primera capa no ondulada exterior y la segunda capa no ondulada exterior, cada capa ondulada que tiene acanaladuras que discurren en la misma dirección que las otras capas onduladas de la pluralidad de capas onduladas;

una o más capas no onduladas intermedias, cada capa no ondulada intermedia interpuesta entre y unida a un par respectivo de la pluralidad de capas onduladas,

en donde cuando el cartón ondulado se dobla desde un estado plano en una primera dirección de flexión alrededor de un primer eje que se extiende a lo largo de la dirección de las acanaladuras de manera que la segunda capa no ondulada exterior llegue a ser el interior de la estructura doblada, un grupo secuencial de capas no onduladas seleccionadas de la segunda capa no ondulada exterior y la una o más capas no onduladas intermedias se pandean antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior, cada capa del grupo secuencial de capas no onduladas que se pandea a lo largo de una pluralidad de líneas dispuestas entre picos secuenciales de una capa ondulada adyacente,

en donde la rigidez a la flexión de la primera capa no ondulada exterior es más alta que la rigidez a la flexión de la segunda capa no ondulada exterior, y

en donde la rigidez a la flexión de cada una de la segunda capa no ondulada exterior y la una o más capas no onduladas intermedias satisface la ecuación

EI ≤ (SCT x A2) / (4 x n2)

en la cual:

SCT representa la resistencia a la compresión de la capa perpendicular a la dirección de las acanaladuras; y A representa la longitud entre dos picos de la capa ondulada adyacente en una dirección radialmente hacia fuera con relación a la primera dirección de flexión.

2. El cartón ondulado según la reivindicación 1, en donde cuando el cartón ondulado se dobla desde el estado plano en una segunda dirección de flexión alrededor de un segundo eje que se extiende a lo largo de la dirección de las acanaladuras, de manera que la primera capa no ondulada exterior llegue a ser el interior de la estructura doblada, o bien la primera capa no ondulada exterior se pandee a lo largo de una sola línea antes de que la segunda capa no ondulada exterior se pandee o bien la segunda capa no ondulada exterior se rompa por tensión antes que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

3. El cartón ondulado según la reivindicación 1 o 2, en donde el grupo secuencial de capas no onduladas se pandea secuencialmente, o

en donde el grupo secuencial de capas no onduladas se pandea simultáneamente.

4. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde el grupo secuencial de capas no onduladas incluye una capa no ondulada intermedia adyacente a la primera capa no ondulada exterior.

5. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde el cartón ondulado se puede doblar en la primera dirección de flexión hasta un radio de curvatura de cinco veces el grosor del cartón medido desde la primera superficie hasta la segunda superficie antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior, en particular en donde el cartón ondulado se puede doblar en la primera dirección de flexión en un radio de curvatura de dos veces el grosor del cartón antes de que se pandee la primera capa no ondulada exterior.

6. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde la capa ondulada más próxima a la primera capa no ondulada exterior tiene un paso de acanaladuras más pequeño que otra capa ondulada, en particular en donde la capa ondulada más cercana a la primera capa no ondulada exterior tiene un paso de acanaladuras más pequeño que la capa ondulada más cercana a la segunda capa no ondulada exterior.

7. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde la primera capa no ondulada exterior lleva una ornamentación de superficie.

8. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda capa no ondulada exterior proporciona una segunda superficie del cartón que es al menos una de un recubrimiento impermeable a los líquidos, un recubrimiento impermeable a los gases o un recubrimiento de un material inerte.

9. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde se proporciona un recubrimiento a la segunda capa no ondulada exterior para formar la segunda superficie.

10. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde la primera capa no ondulada exterior es un cartón de revestimiento o un laminado que incluye un cartón de revestimiento, y/o

en donde la segunda capa no ondulada exterior es una capa de polímero o un laminado que incluye una capa de polímero.

11. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde el plano neutro de flexión en la primera dirección del cartón está entre la primera capa no ondulada exterior y la capa no ondulada intermedia inmediatamente adyacente a la primera capa no ondulada exterior.

12. El cartón ondulado según cualquier reivindicación anterior, en donde el número de capas no onduladas intermedias es al menos 1,2, 3, 4 o 5.

13. Un contenedor, que comprende cartón ondulado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que presenta al menos una parte de superficie curva.

14. Una estructura, que comprende cartón ondulado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que presenta al menos una parte de superficie curva, como componente estructural.