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Révision : 29 Août 2003

				Réduction du grammage des étuis en carton
Gérard JAYET (Expert Technique en  Transformation) ( 22 Août 2003) Cet article est extrait de travaux pilotés par le CRITPAC sur l'indice de résistance à l'ouverture des étuis pliants en carton.

Depuis une dizaine d'années, l'Europe a engagé une politique active et cohérente de gestion des déchets d'emballages. La directive européenne 94/62/CE (20 décembre 1994), relative aux emballages et déchets d'emballages, prévoit des mesures visant, en priorité, la prévention des déchets et, comme principes fondamentaux : la réutilisation des emballages, le recyclage et les autres formes de valorisation des déchets d'emballages avec un objectif à terme une forte réduction de ces déchets.
Cette réduction des déchets à la source s'impose de fait tant il est préférable de prévenir que de guérir. Pour autant, son principe et sa mise en oeuvre ne sont pas  aussi développées que les actions curatives d'évacuation, de traitement et de valorisation.
C'est particulièrement vrai dans le secteur du cartonnage pliant où les filières de valorisation par recyclage sont très efficaces, alors même qu'il existe encore un potentiel important de réduction à la source par élimination des sur-grammages.

 

Introduction

	En savoir plus :  FFC - Fédération Française de Cartonnage CRITPAC - Centre de recherche appliquée des industries du cartonnage

Afin de garantir le bon fonctionnement des l'encartonneuses, les constructeurs conseillent l'utilisation d'un grammage de carton minimum pour chaque matériel. Ce grammage est généralement défini avec une marge de sécurité confortable. En effet, il n'est pas rare qu'après expérimentation et validation des grammages très inférieurs, jusqu'à moins 50 g/m² soient utilisés sans problème.
Toutefois, pour exploiter correctement ce potentiel de réduction des déchets à la source, il est nécessaire de disposer de référence efficace permettant de prédire le comportement des étuis sur l'encartonneuse.
La mesure de la résistance à l'ouverture des étuis permet de définir d'excellentes références pour contrôler des productions utilisant un même grammage de carton. Elle devient absolument  insuffisante lorsqu'il s'agit de guider un transformateur vers une recherche de grammage minimum comme l'illustre le cas étudié ci-après.
   

1 - Quelques définitions

Avant de développer l'étude proprement dite, il convient de revenir sur la définition de quelques notions : la résistance à l'ouverture des étuis et la "mise en banane".

Résistance à l'ouverture des étuis : Ce test est utilisé pour prévenir des difficultés que peuvent occasionner  les étuis lors de leur mise en forme sur les conditionneuses. Il s'agit de mesurer la résistance maximale qu'oppose l'étui à son ouverture par la compression de deux arêtes comme illustré sur la photo ci-dessous.

  
Capteur de force pour la mesure de la résistance maximale

Mise en "banane" : défaut d'ouverture lors de la mise en volume de l'étui (ci-dessous, image de gauche), résultant du pliage à l'envers d'une des arêtes pré-cassées. Les étuis carrés sont particulièrement sensibles à ce phénomène, les deux arêtes pré-cassées de ce type d'étui (ci-dessous, image de droite) étant positionnées en vis à vis.

"Mise en banane"	Etuis carrés

2 - Le cas étudié

Un transformateur fournissait des étuis carrés (4 cm * 4cm * 32 cm) à partir d'un carton de 300 g/m². Pour satisfaire la demande de son client, une production d'essai fut réalisée avec un carton de 275 g/m². Ce carton fut transformé, en particulier rainé, dans les mêmes conditions que le carton de 300 g/m².

Les étuis ainsi produits présentaient une résistance à l'ouverture de 1899 cN contre 1729 cN pour les étuis réalisés avec le carton de 300 g/m². L'expérience avec le carton de 300 g/m² recommandait une résistance à l'ouverture inférieure à 2000 cN pour garantir une ouvertire correcte des étuis sur l'encartonneuse.
Cependant malgré cette similitude de résistance à l'ouverture, les comportements sur l'encartonneuse étaient très différents. A la vitesse nominale de l'encartonneuse (95 cps/mn), les étuis 300 g/m² furent conditionnés sans difficulté alors que les étuis 275 g/m² durent être retirés de la machine du fait d'une fréquence trop élevée de "mise en banane" (7 incidents/mn) comme indiqué dans le tableau n°1.

Une deuxième serie d'essais fut réalisée avec des modifications de conditions de rainage afin d'abaisser la résistance à l'ouverture des étuis de 275 g/m². Une réduction drastique de la résistance à l'ouverture fut nécessaire pour retrouver un fonctionnement satisfaisant de l'encartonneuse.

La modification du grammage impose donc de redéfinir la valeur de référence pour la résistance à l'ouverture des étuis (2000 cN maximum étant adaptée uniquement au carton de 300 g/m²).
A noter que pour le même grammage de carton, la résistance à l'ouverture des étuis est une bonne prédiction des incidents d'ouverture.

Afin de rechercher une référence invariante, l'étude s'est portée sur l'indice de résistance à l'ouverture qui exprime la résistance à l'ouverture de l'étui rapportée à la rigidité à la flexion du carton.

	Indice de résistance à l'ouverture  =	Résistance à l'ouverture de l'étui ───────────────────────   Rigidité à la flexion SM du carton
	Remarque : la rigidité à la flexion doit être considérée dans le Sens Marche, puisque les arêtes de mise en volume des étuis correspondent généralement au Sens Travers du carton. Le rainage est plus efficace dans cette direction.

Avec le calcul de ce nouveau paramètre : l'indice de résistance à l'ouverture, les résultats sont présentés dans le  tableau n°2.

Ces résultats confirment l'intérêt de cet indice, qui en intégrant la rigidité du carton, permet de définir des valeurs de référence pour une ouverte correcte des étuis, indépendantes du grammage du carton utilisé.

3 - Conclusion

Si la résistance à l'ouverture est un guide précieux pour garantir la bonne ouverture des étuis sur l'encartonneuse, il devient inopérant lors d'une modification de grammage, ou de la qualité du carton utilisé. Dans ce cas il est nécessaire de considérer également la rigidité à la flexion du carton.

En intégrant ces deux grandeurs, l'indice de résistance à l'ouverture permet de définir une seule valeur de référence pour contrôler l'aptitude à l'ouverture des étuis sur conditionneuse.

 

Gérard JAYET est consultant transformateur pour le secteur de la transformation. Ses spécialités concernent la fabrication et la transformation du carton ondulé ; la découpe, le rainage et le pliage-collage du carton plat ; les procédés d'impressions flexographique, héliogravure et offset ; les tests papetiers appliqués au secteur de la transformation , l'analyse vidéo rapide des chaînes de conditionnement (sacs, étuis, enveloppes ...).

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