FR2482004A1

FR2482004A1 - Procede et appareil de texturation d'une feuille mince par gaufrage

Info

Publication number: FR2482004A1
Application number: FR8108857A
Authority: FR
Inventors: Wallace Michael David; James Andrew Bowling
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1981-05-05
Publication date: 1981-11-13
Also published as: IT8167622A0; DE3118203A1; GB2075428B; AU6835281A; CA1157059A; GB2075428A; AU540045B2; FR2482004B3

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL DE TEXTURATION PAR GAUFRAGE DE FEUILLES MINCES. UN PROCEDE COMPORTE LE FORMAGE DE BOSSAGES SUR LA FEUILLE MINCE 18 TOUT EN LA SUPPORTANT FERMEMENT EN LA SERRANT SUR DES SURFACES PREVUES SUR LE CONTOUR DU GAUFRAGE A FORMER. EN ETIRANT LA FEUILLE MINCE ENTRE LES PAROIS RIGIDES MALES 32 ET FEMELLES 30 DES MATRICES ALORS QU'ELLE EST AINSI MAINTENUE, ET EN INTERPOSANT UNE FEUILLE D'UN MATERIAU DEFORMABLE 20 ENTRE LA SURFACE DE LA PARTIE FEMELLE DE LA CAVITE ET LA FEUILLE MINCE 18, ON OBTIENT UNE MATRICE DEFORMABLE CONTRE LAQUELLE VIENT S'APPLIQUER LA FEUILLE MINCE. L'APPAREIL COMPREND UNE PAIRE DE CYLINDRES DE GAUFRAGE DE DIAMETRES DIFFERENTS. LE PLUS PETIT 16 PORTE LES PARTIES DE GAUFRAGE MALES 32. LE CYLINDRE LE PLUS IMPORTANT 14 PORTE DES CAVITES FEMELLES 30 EXACTEMENT COMPLEMENTAIRES DES PARTIES MALES ET IL EST DE PREFERENCE FABRIQUE EN FAISANT ROULER CONTRE LUI LE CYLINDRE MALE, FORME ET DURCI.

Description

9482 004

Une feuille texturée du type auquel la présente invention s'applique est utilisée pour l'empaquetage de produits, et elle

apparait le plus souvent dans la formation d'emballages de détail.

On rencontre un exemple de ce type de feuille mince dans les em-

ballages commerciaux de cigarettes. La partie métallique de la feuille mince forme une excellente barrière contre les vapeurs, et on souhaite l'utiliser dans ce but, de m8me que pour réaliser l'emballage et ajouter de l'attrait à l'apparence du paquet de

cigarettes. Quand la machine à empaqueter des-cigarettes fonc-

tionne, le stratifié feuille mince-papier avance habituellement dans la machine à une vitesse suffisante pour fournir à chaque paquet de cigarettes la quantité de feuille mince nécessaire pour réaliser un paquet donné. Le composant feuille mince est combiné en coopération avec d'autres composants pour réaliser le paquet complet de cigarettes qui contient un nombre standard de cigarettes. Le paquet est enveloppé et rendu étanche à l'air,

puis placé dans un carton.

Les procédés utilisés dans les dispositifs de l'art anté-

rieur pour texzturer par gaufrage la feuille mince comprennent des cylindres de texturation constitués par des matrices mâle

et femelle complémentaires et coopérant l'une avec l'autre, mon-

tées de manière à pouvoir tourner en synchronisme pour former des gaufrages sur la feuille mince dans la zone de pincement des cylindres de formage. Dans un dispositif de ce type, la paire de cylindres consiste en un cylindre portant des ergots de formage m8les rigides. Ceux-ci sont amenés en contact sous pression le long de la ligne de pincement avec un cylindre dont la surface

est recouverte d'une couche de polyuréthane élastique. La feuil-

le mince est pressée dans la surface élastique du cylindre re-

couvert de polyuréthane par les bossages de formage mâles de

manière à constituer des gaufrages dans la feuille.

Les procédés qui viennent d'être indiqués sont largement utilisés dans les machines de fabrication et d'empaquetage de cigarettes, mais un problème inhérent associé à l'alimentation

de la feuille mince texturée vient de la tendance de cette feuil-

le, quand elle est réalisée par un procédé de l'art antérieur, à se rouler et à rendre son guidage difficile dans la machine automatique. La tendance qu'elle a à se rouler exige la mise en place de dispositifs de guidage et de commande usinés avec plus de précision que lorsqu'il s'agit d'une feuille mince reposant

Z482 004-

à plat. Une feuille mince reposant à plat avance sur une distan-

ce plus importante dans la machine d'emballage sans qu'il soit

nécessaire de prévoir un appareil de guidage et de commande ex-

cessif, réalisé spécialement dans le but exprès de maintenir la feuille mince à plat alors qu'elle est soumise aux manipulations

du traitement automatique.

L'invention permet d'obtenir par gaufrage une feuille min-

ce texturée ne s'enroulant pas de façon appréciable, tout en lo-

calisant les effets de la déformation dimensionnelle latérale de la feuille mince à la surface immédiate de chaque gaufrage ou

bossage individuel. Selon un mode de réalisation préféré de l'in-

vention, quand on étire la feuille mince pour produire un bossage

ou gaufrage individuel, le périmètre ou zone marginale qui entou-

re la base du bossage est maintenu en place, stabilisé dimension-

nellement et maintenu ainsi pendant que l'étirage final du gau-

frage a lieu. Une matrice m9le en contact avec la feuille mince est pressée contre cette feuille pour l'entraîner et l'étirer dans une matrice femelle complémentaire et à parois rigides de

manière à former le gaufrage.

Selon un autre aspect de l'invention, un matériau déforma-

ble est disposé au-dessous de la surface opposée de la feuille

mince et la surface de la partie femelle de la matrice de forma-

ge. Le matériau déformable se déforme de façon uniforme en même temps que la feuille mince est étirée, et procure une surface en correspondance et formant coussin entre la surface de la

feuille mince et les parois de la matrice femelle.

Les caractéristiques de compression du matériau déformable

sont telles qu'elles répartissent uniformément les forces de com-

pression sur toute la surface de la feuille mince qui est soumise à contrainte lorsqu'elle est en contact d'étirage en conformité avec la forme générale des parois des cavités individuelles de la matrice femelle. Ainsi, la feuille mince est relativement

peu entravée dans sa capacité de déformation tout en étant sup-

portée de façon élastique et souple selon la configuration fi-

nale désirée entre les organes de formage. Ainsi, seule la sur-

face de la feuille mince qui est incluse à l'intérieur du péri-

mètre de chaque bossage est apte à être affectée dans sa dimen-

sion latérale quand elle est étirée pour former un bossage par-

ticulier. De ce fait, à mesure que l'action de gaufrage se pour-

suit, le reste de la feuille mince ne subit qu'un minimum z482 00 4

d'enroulement. Du fait que l'action d'étirage pour chaque bossa-

ge est localisée, une déformation latérale inégale de l'ensemble

de la feuille reste limitée à son minimum.

L'invention sera maintenant décrite en détail avec référen-

ce aux dessins ci-annexés dans lesquels: Fig.1 est une vue en élévation latérale représentant une paire de cylindres de gaufrage et une bande continue, ainsi que les bobines d'alimentation de la bande; Fig.2 est une vue en élévation latérale représentant les cylindres de gaufrage de la fig.1, et une bobine d'alimentation d'une feuille mince pré-laminée;

Fig.3 est une vue en élévation à plus grande échelle repré-

sentant les cylindres de gaufrage des figo1 et 2; et Fig.4 est une vue à plus grande échelle d'une unique paire

de matrices de gaufrage avec une feuille mince en place.

audessin, Si on se réfère maintenantu/ l'appareil de la fig.1 comprend

des rouleaux ou bobines d'alimentation rotatifs 10 et 129 aux-

quels on se réfère habituellement par le terme de bobine dans le langage de la fabrication des cigarettes. Le rouleau 12 porte une réserve de feuille mince métallique 18, telle qu'une feuille d'aluminium, en forme de bande, ayant une largeur appropriée à l'utilisation choisie et le rouleau 10 porte une réserve d'un matériau d'amortissement élastique et déformable, tel que du

papier ou une feuille de matière plastique. La feuille métalli-

que peut avoir une épaisseur comprise entre 0,0025 mm et 0,76 mm et une qualité de surface choisie pour obtenir l'effet désiré après le gaufrage. L'épaisseur du matériau d'amortissement 20

peut varier et on a constaté par expérience que pour une épais-

seur donnée de la feuille mince, celle du matériau d'amortisse-

ment devait, de préférence, 9tre jusqu'à dix fois plus importan-

te.

Alors que la présente invention est décrite dans l'appli-

cation au gaufrage d'une feuille mince métallique, en particu-

lier pour l'empaquetage de cigarettes, on comprendra que le ma-

tériau à gaufrer puisse 8tre utilisé pour toute autre applica-

tion ou 9tre constitué en un métal quelconque ferreux ou non

ferreux ou en des combinaisons de ceux-ci. On peut aussi utili-

ser des matières plastiques ou du papier auquel est appliqué un revêtement métallique. On envisage aussi de mettre en oeuvre la présente invention en appliquant de la chaleur directement à la

Z48Z D 4-

feuille mince par des moyens appropriés tels que des sources in-

frarouges, de l'air chaud ou tout autre moyen de chauffage, non représenté, pour faciliter et améliorer l'action de gaufrage. On

peut appliquer la chaleur directement au matériau comme mention-

né ci-dessus, ou chauffer les cylindres de gaufrage 14, 16 avec

un dispositif classique de chauffage quelconque non représenté.

La feuille mince 18 à gaufrer est représentée à la fig.1 enroulée sur le rouleau 12 duquel elle est envoyée, en m8me temps que le matériau d'amortissement élastique 20 provenant du rouleau 10, dans la zone de pincement d'une paire de cylindres matrices de gaufrage tangentiel 14 et 16, soit le cylindre d'impression

14 et le cylindre de gaufrage 16. Les deux cylindres sont réali-

sés en un matériau relativement dur. Ils sont entratnés par des moyens appropriés (non représentés), de manière à tourner dans le sens des flèches représentées sur les dessins. La feuille

mince 18 et le matériau d'amortissement 20 passe tentre les cy-

lindres 14 et 16 pour déterminer un formage par pression de la

feuille 18. les cylindres de réception 24 et 22 reçoivent res-

pectivement la feuille mince gaufrée 28 et le matériau d'amor-

tissement 26 qui a'été utilisé.

La couche 20 peut ttre séparée de la feuille 18 après gau-

frage, ou bien rester adhérente à celle-ci par stratification

et/ou collage.

Comme on le voit au mieux sur les fig.3 et 4, la feuille mince 18 est extrudée ou étirée dans la cavité femelle 30 du cylindre d'impression femelle 14 par la partie 32 en bossage du

cylindre de gaufrage male 16.

Les parties en creux se présentent selon la configuration désirée pour obtenir l'effet décoratif et structuré particulier

prévu pour une utilisation particulière.

Des soins particuliers sont pris pour la préparation des cylindres de gaufrage pour 8tre certain d'obtenir dans leur zone de pincement une feuille mince ne se roulant pas. Pour obtenir ce résultat, il est très important qu'il y ait concordance très

précise entre les bossages individuels et leurs évidements fe-

melles complémentaires.

Les cylindres de gaufrage ont des diamètres différents et

les saillies mâles sont sur le cylindre le plus petit. L'utili-

sationnd'un cylindre de plus petit diamètre sur lequel sont fi-

xées les parties de la matrice mâle permet d'obtenir des résul-

248Z 004-

tats meilleurs que lorsqu'on utilise des cylindres de m8me dia-

mètre.

Pour préparer une paire de cylindres, on commence par usi-

ner ou graver le motif désiré, tel qu'il est représenté par de multiples ensembles de bossages faisant saillie uniformément,

sur la surface périphérique du cylindre 16, sur un cylindre d'a-

cier et de préférence sur le plus petit cylindres Ce plus petit

cylindre est ensuite durci et trempé. On prépare un second cy-

lindre 14 de plus grand diamètre et pourvu d'une surface lisse uniformément polie. Les cylindres sont alors montés de manière

que leurs axes soient dans un plan commun et on prévoit des mo-

yens, non représentés, pour faire se rencontrer les deux cylin-

dres sous pression au niveau de la ligne de pincement. Les deux cylindres sont entraînés en rotation alors qu'ils sont en contact

sous pression contr8lée jusqutà ce que le motif des saillies m8-

les prévues sur le cylindre plus petit soit reproduit dans des évidements complémentaires imprimés dans la surface du cylindre

plus important.

Pour garantir une concordance parfaite et continue, on

prévoit autour des périphéries des cylindres, sur une courte dis-

tance vers l'intérieur à partir de l'extrémité des cylindres,

des zones non représentées de maintien de concordance qui agis-

sent comme des dents dVentraînement d'engrenages. Ces zones consistent en surfaces comprenant des bossages et des évidements reproduits de façon répétitive et représentant léquivalent d'un dispositif d'entraînement à engrenage denté, et qui ressemble à un motif de gaufrage, mais qui sont individuellement beaucoup plus importantes que les bossages et les évidements du motif de gaufrage. Elles agissent comme un mécanisme d0entraînement à dents très fines dont le jeu est pratiquement éliminé et dont

les bruits et les vibrations venant de l'entraînement sont ré-

duits au minimum.

Un soin extrême est apporté au transfert des motifs portés

sur le cylindre mAle de gaufrage et d'entraînement sur la surfa-

ce du cylindre femelle. Les diamètres relatifs des cylindres

sont calculés pour être certain que les circonférences des cy-

lindres séparés sont telles que les parties mâles et femelles concordent de façon régulière sans qu'il y ait d'interstices ou

de défauts de concordance d'un jeu quelconque d'évidements.

Dans la pratique, un stratifié à feuille mince est envoyé

2482 604

dans la zone de pincement des cylindres à grande vitesse et est

entraîné dans cette zone tout en y recevant l'impression du mo-

tif désiré et tel qu'il a été prévu. Comme indiqué ci-dessus,

on prévoit un jeu d'appareils de conception classique pour ap-

pliquer une pression élastique, qui ne sont pas représentés, et qui sont destinés à maintenir de façon réglable une gamme de pressions désirées pour solliciter les cylindres en contact dans

la zone de pincement.

Si on se réfère maintenant à la fig. 3, on verra que le stratifié 18 avance dans le sens de la flèche pour passer entre

les bossages et les évidements de la ligne de pincement des cy-

lindres 14 et 16. La paroi interne de l'évidement 30 est repré-

sentée comme recevant la partie déformable 20 du stratifié 34 qui est comprimé dans la zone de pincement située sur la ligne

dont le bossage 32 est le plus proche.

L'action progressive de serrage positif des périmètres et d'étirage subséquent de la feuille mince alors qu'elle avance dans la zone de pincement entre les surfaces lisses des cylindres, disposées circonférentiellement entre les évidements, en m8me temps que l'action d'étirage localisée appliquée à la feuille

mince par la séparation des matrices qui va en se réduisant cons-

tamment à mesure que la rotation se poursuit, limite la déforma-

tion de la surface de la feuille à la surface locale des bossa-

ges individuels.

Comme indiqué, ce serrage élastique et cette action d'é-

tirage résultent en une déformation localisée de la feuille min-

ce. En fait, ceci permet d'obtenir le motif en relief sans qu'il

y ait de modification substantielle de l'uniformité du déplace-

ment latéral d'ensemble en surface de la feuille mince au cours de l'étirage des bossages individuels qui sont formés dans cette feuille. La feuille est ainsi protégée contre des contraintes

non uniformes inadmissibles pour sa surface et de dégâts physi-

ques au niveau de chaque bossage par la présence de la couche élastique 20 qui forme un coussin et protège la feuille contre

3.5 un frottement par compression brutal qui provoquerait des dégâts.

Ainsi, on produit une feuille qui ne se roule pratiquement pas et qui peut 8tre utilisée avec plus de précision et plus avantageusement dans une machine de formage d'emballages, avec un minimum des problèmes normalement associés au roulement de la feuille mince. '

48s Z 4-

Sur la fig. I des dessins, on voit un autre procédé de

gaufrage d'une feuille mince o la feuille et le matériau élas-

tique peuvent 8tre envoyés séparément dans les cylindres de

manière & se rencontrer dans la zone de pincement puis à se sé-

parer ensuite de fagon à produire une feuille mince gaufrée de la même manière qu'avec le procédé de la présente invention qui

a été décrit ci-dessus.

Ayant décrit le mode de mise en oeuvre préféré de linven-

tion, il convient de considérer que cette description est il-

lustrative et non limitative du champ d'application de linven-

tion ainsi décrite.

2-4S2 004

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1, Procédé de texturation par gaufrage de feuilles minces

métalliques (18) entre une paire de matrices de gaufrage complé-

mentaires (14, 16), caractérisé en ce que la feuille mince (18) est maintenue de manière à ne pouvoir effectuer un mouvement latéral au niveau des périmètres des parties individuelles des

matrices (30, 32) alors que la feuille mince est pressée à l'in-

térieur de ces périmètres pour former des bossages individuels.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille mince (18) est passée entre au moins une paire de cylindres de gaufrage (14, 16) pourvus de parties de matrices mâles et femelles complémentaires (30, 32), et en ceque les

vitesses de surface relatives des cylindres (14, 16) sont régu-

lées de manière à obtenir une concordance précise des parties (32)

de la matrice mâle avec les parties respectives (30) de la ma-

trice femelle.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la feuille mince (18) est serrée entre des surfaces prévues

sur les cylindres respectifs (14, 16) sur la périphérie des par-

ties individuelles mâles et femelles (30, 32), et étirée locale-

ment à l'intérieur de la périphérie de ces parties par pression

des parties mâles (32).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caracté-

risé en ce que la feuille mince (18) est passée entre un rouleau (14) présentant des parties (30) de matrice femelle et un rouleau (16) de plus petit diamètre présentant des parties (32) de

matrice mâle.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté-

risé en ce que le rouleau (14) présentant des parties de matrice femelle (30) est formé par roulage d'un rouleau lisse contre un

rouleau durci (16) présentant des parties de matrice mâle (32).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caracté-

risé en ce qu'une feuille ou une couche d'un matériau dformale non métallique (20) est passée entre les matrices de gaufrage

en même temps que la feuille mince (18).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche de feuille mince (18) est stratifiée et collée

à la feuille de la couche de matériau déformable (20).
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce

que la feuille mince métallique (18) est constituée par un revê-

tement sur une surface de la feuille de matériau déformable (20).

2482 004
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caracté-

risé en ce que la matériau déformable (20) est du papier ou une

feuille de matière plastique.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caracté-

risé en ce que la feuille mince métallique (18) est amenée en

contact avec la matrice de gaufrage mâle (16).
11. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une

des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un premier cylin-

dre (14) comprend des cavités de gaufrage femelle (30' sur sa surface et qu'un second cylindre (16) de plus petit diamètre que le premier, comprend des bossages mâles (32) sur sa surface, les bossages (32) étant complémentaires des cavités femelles

(30) et disposés de manière à etre en concordance avec elles.