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Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels C CHAPITRE HAPITRE III – C

Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels C CHAPITRE HAPITRE III – C III – CARTONNERIE ARTONNERIE Bien qu’il existe plusieurs types de carton, notre description sera axée sur le procédé de fabrication du carton ondulé comme nous avons eu la chance de l’observer aux CGW. 1. HISTOIRE C’est vers 1850 qu’apparaît la première machine à produire du carton multi-couches. Par la suite, en 1856, Edward C.Haley déposa un brevet en Grande-Bretagne pour le papier ondulé. Ce type de papier était alors employé dans la fabrication des chapeaux. Il faut ensuite attendre quelques années pour voir un brevet déposé pour le papier ondulé pour emballage, ce brevet fut déposé à New-York en 1871 par A. L. Jones. Dix-sept années plus tard, la première onduleuse française est installée dans le Limousin par une entreprise américaine. Il ne faut pas attendre très longtemps pour être témoin de la première utilisation du carton ondulé simple face, cette événement historique se produisit en 1890 encore une fois en sol américain. Quant à la France, elle vit sa première onduleuse construite en 1891. Il est bon de noter qu’en 1900 une onduleuse atteignait la vitesse de 5 mètres/minute, alors qu’aujourd’hui les machines les plus récentes roulent à plus de 400m/min. Quant à l’usine de Wardrecques, la mise en service de la première machine à onduler date de 1936. 2. LES MATIÈRES PREMIÈRES La fabrication du carton ondulé requiert peu de matières premières, il ne faut en effet que des bobines de papier et de la colle. Contrairement à d’autres entreprises du même domaine, CGW a l’avantage de produire son propre papier. L’approvisionnement facile en bobines de papier facilite donc la production du carton ondulé. La colle utilisée est faite à base de matière végétale, sa composition sera abordée en détail ultérieurement. Figure 1: Arrivage des bobines de papier devant l'onduleuse CGW Rapport 29 Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels 3. PRÉSENTATION DE L’ONDULEUSE L’onduleuse peut être considérée comme une ligne de production, elle utilise le papier et la colle comme matière première pour créer du carton ondulé. Le procédé technique utilisé par l’onduleuse pour fabriquer le carton est pratiquement le même depuis les 100 dernières années. Figure 2: Onduleuse 2 CGW CGW possède 4 onduleuses, comme expliqué précédemment, le procédé technique est pratiquement le même pour chaque machine. Ce qui varie principalement entre chaque ligne de production, c’est la vitesse, la grosseur et l’automatisme de chaque onduleuse. Lors de notre visite à l’usine, nous avons eu la chance d’observer une onduleuse simple face récente. En effet, elle était en fonction depuis seulement 15 jours. Nous avons donc pu étudier plus en détail chaque partie de l’onduleuse, car son installation n’était pas encore tout à fait terminée. Figure 3: Onduleuse 4 nouvelle simple face CGW Une onduleuse peut être considérée comme une succession de plusieurs machines entre elles. En effet chaque unité de l’onduleuse est indépendante. Cet aspect permet de changer seulement une section de la machine, il est donc possible d’avoir des sections ne provenant pas du même manufacturier à l’intérieur d’une même ligne d'onduleuses. En moyenne, une nouvelle machine reste en état pendant dix ans, ensuite on commence à renouveler les différents modules Rapport 30 Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels 3.1. Brève description du système Une onduleuse est composé de sept sections principales : - Poste simple face n°1 - Mitrailleuse - Poste simple face n°2 - Coupeuse transversale - Poste double face - Tables montantes et descendantes - Tables chauffantes Figure 4: Schéma d'une onduleuse1 4. LA FORMATION DU CARTON ONDULÉ 4.1. Présentation du carton ondulé Le carton ondulé est formé de une ou plusieurs feuilles de papier ondulées ainsi que de une ou plusieurs feuilles de papier horizontales. Ces deux composantes sont annexées ensemble en utilisant de la colle. Ce sont le nombre de feuilles ondulées et le nombre de feuilles couvertures qui définissent le type de carton ondulé. Le carton simple face : Consiste en une feuille de papier canulée collée avec une feuille de papier couverture. La carton double face : Consiste en une feuille ondulée au milieu collée avec deux feuilles couvertures. Le carton double double face : Consiste en deux feuilles de papiers canulées collés avec trois feuilles couvertures. 1 Source: http://carton.ondule.online.fr/c_fabrication.htm Rapport 31 Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels 4.2. Caractéristiques des cannelures Le type de carton produit dépend non seulement du nombre de feuilles de papier ondulées et de feuilles de papier horizontales utilisées, mais il résulte également du type de cannelures. En effet, l’épaisseur du carton ondulé dépend principalement des caractéristiques des cannelures utilisées. Les différents types de cannelures sont définis par les paramètres suivants : - La hauteur : distance entre un sommet et un creux - Le nombre d’ondulation par mètre de carton - Le pas : Distance entre deux creux consécutifs Figure 5: Paramètres des cannelures2 Les cannelures sont classées selon ces deux variables et sont nommées selon différentes lettres comme on peut le voir dans le tableau ci-dessous. Types de cannelures Hauteurs (mm) Nb ondulations par mètre Propriétés A Grande cannelure 5,0 110 Ondulation plus raide et plus solide Grande épaisseur  beaucoup d’espace pour production, entreposage et transport. B Petite cannelure 2,6 150 Relativement solide. Plus rentable en terme d'espace. C Moyenne cannelure 3,8 130 Très solide. Type le plus utilisé. E et F Micro cannelure Entre 1,2 et 0,7 entre 300 et 450 Petites boites, carton non flexible. G, N et O Mini cannelure Entre 0,5 et 0,3 entre 550 et 830 Très facile à manipuler et couper. Petits objets. 2 Source: http://carton.ondule.online.fr/c_composants.htm Rapport 32 Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels Figure 6: Types de cannelures Sur les onduleuses plus anciennes de CGW, il faut entre sept et huit heures pour changer le type d’ondulation désiré. Par contre, sur l’onduleuse n°4 qui est plus récente, il est possible d’avoir trois types d’ondulation en même temps. Cette caractéristique permet donc de faire marcher la machine tout en préparant le type de cannelure pour la prochaine commande. Cela représente donc une énorme économie de temps et permet une plus grande souplesse de production. 4.3. Processus de fabrication du carton ondulé Le procédé de fabrication du carton ondulé débute avec l’arrivé de bobines de papier à l’onduleuse. Chez CGW, les bobines sont transportées sur un tapis roulant automatisé jusqu’à l’onduleuse. À la cartonnerie visitée, les bobines avaient une largeur de 2,4 m, ce qui est normalement la norme dans chaque usine. Par contre, il a été récemment possible d’observer des onduleuses acceptant une largeur de bobine allant jusqu’à 3,3 m. 4.3.1. Poste simple face n°1 La fabrication du carton ondulé simple face nécessite deux bobines de papier, une première bobine pour le papier de face dite couverture et une seconde pour le papier de cannelure. La première bobine est donc préchauffée à une température d’environ 185°C, ce processus est effectué par les cylindres chauffants. Ce procédé facilite la manipulation des fibres de papier. En effet, un papier chauffé permet une pénétration de la colle plus efficace et donne également une meilleure horizontalité du carton. La seconde bobine est également préchauffée puis circule à travers une presse cannelée qui lui donnera la forme ondulée désirée. La tâche du poste simple face n°1 se termine par l’application de la colle sur le sommet des cannelures, le papier de face sera alors annexé aux cannelures à l’aide de la presse lisse. Le produit sortant de ce poste est donc un carton simple face. Rapport 33 Séminaire de Procédés et de T echniques Industriels 4.3.2. Poste simple face n°2 Les bobines de papier entrant dans le poste simple face n°2 subissent les mêmes transformations que celles du poste simple face n°1. L'assemblage des 2 types de carton simple face sortant des postes 1 et 2 avec une bobine de couverture (issue du poste double face) forme du carton double double face. 4.3.3. Poste double face Le poste double face est aussi utilisé pour la fabrication du carton double face. De fait, cette étape sert à joindre une feuille de papier couverture sur la face cannelée du carton simple. Figure 7: Elaboration du carton double face 4.3.4. Tables chauffantes Elles reçoivent les cartons issus des postes simple face 1 et 2 qui passent à ce niveau sous des rouleaux presseurs afin d'assurer le maintien de l'encollage. Un risque d'écrasement est ici bien présent. Nous le détaillerons plus loin. Figure 8: Tapis double face CGW 4.3.5. Mitrailleuse Une fois la production du carton ondulé terminée, il faut le couper à l’aide du poste mitrailleuse pour obtenir la largeur désirée. L’onduleuse n°4 de CGW est munie de deux rampes de huit couteaux circulaires. Ces couteaux ont une épaisseur de seulement 1-2 mm et un diamètre de 250-300 mm. On peut observer ces caractéristiques seulement sur l’onduleuse n°4 qui est plus récente, car sur les onduleuses plus anciennes les couteaux ont une épaisseur de 5-10 mm et un diamètre de 200 mm. Rapport 34 Séminaire de Procédés et de T uploads/Industriel/ 3-cartonnerie.pdf