Emballages en carton ondulé

LE CARTON ONDULE

Les généralités de ce type de carton

L’étude de la résistance des matériaux a permis, dans le cas des matériaux de construction, de remplacer de lourdes poutres massives par des structures profilées aussi rigides mais plus légères. De la même façon, le carton ondulé permet de remplacer un lourd carton massif par plusieurs feuilles planes maintenues équidistantes par une ou plusieurs entretoises de forme ondulée.
  • Les feuilles planes externes sont appelées « couvertures ».
  • Les feuilles planes internes sont appelées « médianes ».
  • Les feuilles ondulées formant entretoises sont appelées « cannelures ».

Le rouleau Simple Face est constitué d’une couverture et d’une cannelure solidarisées par collage sur les crêtes de cannelure en contact avec la couverture ; il est utilisé pour l’emballage, le calage, le support pour panneaux divers et se stocke généralement en rouleaux. Les autres types de carton ondulé en rouleau énumérés ci-après sont rigides et donc découpés en plaques dès qu’ils sont fabriqués. Leur utilisation essentielle est l’emballage.

  • La simple Cannelure est formée d’une simple face et d’une couverture collée sur la face libre de la cannelure.
  • La double Cannelure associe deux simples faces et une couverture.
  • La triple Cannelure associe trois simples faces et une couverture.

GUIDE PRATIQUE PROFESSIONNEL DU CARTON ONDULE

Composants

Couvertures :
Kraftliner : papiers à base de fibres neuves obtenues par un procédé chimique au sulfate ou à la soude, et pouvant incorporer des fibres recyclées. Il est d’aspect écru ou blanc. Les grammages sont compris entre 115 et 440 g/m2.

  • Testliner : papiers à base de fibres recyclées dont les grammages sont compris entre 90 et 250 g/m2.Il est d’aspect écru ou blanc.
  • Autres couvertures : papiers à base de fibres recyclées, sans garantie d’aspect.

Cannelures :

  • Mi-chimique : papiers à base de fibres neuves obtenues par un procédé chimique et mécanique, et pouvant incorporer des fibres recyclées.Les grammages sont compris entre 105 et 250 g/m2.
  • Cannelure recyclée : papiers à base de fibres recyclées dont les grammages sont compris entre 70 et 200 g/m2.

Types et profils des cannelures : La technologie de fabrication conduit à onduler le papier cannelure selon des profils pseudo-sinusoïdaux de plusieurs types

Pour le carton ondulé à plusieurs cannelures, les mêmes symboles sont utilisés et spécifiés dans l’ordre : cannelure extérieure vers cannelure intérieure.

Colles :
La performance de la structure dépend étroitement de la qualité du collage. Les colles utilisées pour le collage couverture/cannelure sont à base d’amidon. Déposé sur les sommets des cannelures, l’amidon se gélatinise sous l’effet de la chaleur de assure l’assemblage des papiers. Pour un carton simple cannelure, le dépôt de colle sec est de 10 à 30 g/m2.

Modèles d'emballage

La norme française AFNOR NF H 13000 définit en partie la terminologie. Le Code international FEFCO / ESBO (téléchargeable sur www.fefco.org) est un catalogue de modèles d’emballages ou d’aménagements intérieurs classés selon différents groupes. Chacun de ces groupes correspond à une famille d’usage différent chez le client (mode de remplissage / mécanisation) :

01 - bobines
02 - caisses à rabats
03 - caisses télescopiques
04 - enveloppes et plateaux
05 - boîtes coulissantes
06 - caisses rigides
07 - caisses collées prêtes à l’emploi
09 - conditionnement intérieur

Performances des emballages en carton ondulé

Forme de l’emballage, structure de l’ondulé et choix des papiers en fonction du type de contraintes. L’emballage en carton ondulé fait partie d’un système d’emballage dont le but est de transporter des produits depuis le fabricant jusqu’à l’utilisateur dans un cadre logistique spécifique. Avant tout il faut recenser les fonctions attendues de l’emballage, par la définition des besoins du client et de ses moyens de mise en oeuvre. Pour concevoir l’emballage il est ensuite nécessaire de réaliser le meilleur compromis entre les exigences des contraintes techniques et celles des contraintes économiques, c’est-à-dire rechercher le meilleur rapport coût/performance de l’emballage. Ce critère sera déterminant dans sa décision. Les moyens techniques dont dispose le fabricant d’emballages concernent essentiellement :

  • La forme de l’emballage
  • La structure de l’ondulé
  • Les composants papier

Contraintes mécaniques subies par l’emballage. 
La résistance au gerbage. 
C’est la Résistance à la Compression Verticale : RCV ou BCT.
Elle est fonction de la forme de l’emballage.
Pour les caisses à rabats, sont notamment à considérer le périmètre, la hauteur, le sens des cannelures et leur aménagement intérieur.
Pour les autres emballages, il n’existe aucune règle générale compte tenu de leurs spécificités.

Guide pratique professionnel 

Elle dépend, en outre, de la structure de l’ondulé, c’est-à-dire de son type de cannelure : A, B, C, E et du type de carton : SC, DC, TC.

Pressions latérales
Elles peuvent être externes ou internes - les plus courantes - et donc conduire à une déformation des parois latérales ayant pour effet d’accélérer le bombé de ces parois et de réduire considérablement la RCV. Elles concernent :

  • Les produits non porteurs tels que les produits en vrac, pulvérulents… ayant une tendance au tassement et exerçant de ce fait une pression interne, ainsi que les produits avec emballage primaire souple, plastique…
  • Les liquides conditionnés dans des outres,
  • Les emballages de grande surface latérale, du type conteneur par exemple.
Ces pressions interviennent au cours du stockage, du transport, de chutes -tendance au déchirement des arêtes- et des opérations de conditionnement.

Pressions sur le fond
Elles peuvent contribuer à réduire l’épaisseur du carton et à affaiblir la rigidité du fond de l’emballage et conduire à une déformation de l’architecture : bombé ou poinçonnement. Le problème se pose surtout dans le cas des emballages de grandes dimensions supportant une charge élevée tels que les conteneurs et les plateaux, ou ceux renfermant des produits denses à faible surface d’appui tels que goulots de bouteille par exemple. En règle générale, face aux deux types de pression, la forme de l’emballage intervient par le renforcement des parois latérales, destiné à accroître leur rigidité. Les solutions suivantes peuvent être indiquées :
  • Ajustement des rapports dimensionnels de l’emballage : longueur, largeur, hauteur et épaisseur du carton,
  • Emploi de cannelures à haut niveau de résistance à l’écrasement à plat pour parer aux risques d’écrasement et/ou de couvertures plus lourdes,
  • Doublement des parois par l’emploi de couvercle télescopique ou d’une doublure pour les caisses à rabats et conteneurs,
  • Augmentation de l’épaisseur carton,
  • Bandes de renfort.

Ecrasement à plat du carton
L’écrasement du Carton Ondulé est préjudiciable à ses performances et à celles de l’emballage. En règle générale, il y aura lieu de limiter les efforts localisés dus aux charges ponctuelles en les répartissant sur de plus grandes surfaces par l’emploi de plaques intercalaires par exemple. Au niveau de la structure de l’ondulé, la résistance à l’écrasement à plat dépend essentiellement :

  • Du type de cannelure
  • De la qualité du papier cannelure
  • De la bonne formation des ondulations
  • Du contre-collage de deux papiers cannelure.

En fonction des critères de performances de l’emballage, un compromis sera donc à rechercher entre résistance à l’écrasement à plat impliquant une structure ayant un grand nombre d’ondulations par mètre et de faible épaisseur et la rigidité qui exige au contraire une structure de forte épaisseur.

Chocs

L’emballage peut résister à des chocs multiples. Le plus souvent, les chocs interviennent lors des manutentions et du conditionnement automatique des emballages et peuvent donner lieu à une déchirure ou une déformation des dièdres de l’emballage entraînant notamment un affaissement de la RCV. L’enfoncement ou l’écrasement localisé des cannelures constituent des points d’affaissement des parois. Le pouvoir amortisseur de l’ondulé dépend de la force d’application des chocs. En l’absence de calage, le carton doit absorber seul l’énergie maximale du choc sans risque de transmission au contenu dont il doit protéger l’intégrité en évitant les bris, rayures, casses… La cannelure joue un rôle important dans la fonction d’amortissement des chocs. L’élasticité des ondulations lui permet de jouer un rôle amortisseur grâce aux couvertures qui répartissent sur plusieurs d’entre elles l’énergie ponctuelle des forces d’éclatement.

Les propriétés d’amortissement dépendent :

  • Du type de cannelure
  • De l’alliance des propriétés de plusieurs types de cannelures
  • Du contre-collage de deux papiers cannelure.

Vibrations
Les vibrations qui interviennent lors des transports induisent une surcharge martelant les dièdres et les parois de l’emballage. Cette surcharge doit être prise en compte pour l’estimation de la RCV initiale nécessaire.

Contraintes physiques subies par l’emballage
Durée de stockage des emballages complets et pleins. La durée de stockage conduit à un phénomène de « fatigue » de l’emballage. Les emballages, lors du stockage, subissent une diminution de leur tenue au gerbage, très rapide dans les premiers jours, plus lente par la suite. Cette perte de résistance doit être prise en compte pour l’estimation de la RCV initiale nécessaire.

Conditions climatique

La RCV diminue lorsque l’humidité augmente. Cette perte de RCV doit être prise en compte pour l’estimation de la RCV initiale nécessaire à 23° C et 50 % HR (conditions climatiques conventionnelles). On retient en général trois types de conditions climatiques :

  • 1 courantes : l’humidité relative de l’air n’excède pas en moyenne 85 % HR, cas du climat continental ;
  • 2 sévères : l’humidité relative est en permanence autour de 90 % HR, cas des fruits ou des produits frais en chambres froides avec humidité forcée ;
  • 3 très sévères : l’humidité relative est supérieure à 95 % HR. Point de rosée lors de chocs thermiques violents.

Si l’on répond couramment aux conditions 1, les conditions 2 sont plus exigeantes à satisfaire et les conditions 3 requièrent des solutions très spécifiques, si l’on ne peut pas les éviter par l’application de bonnes pratiques.
Les solutions sont à adapter aux trois types de conditions climatiques :

  • Renforcement de composition
  • Traitement
  • Augmentation de l’épaisseur carton
  • Modification de la forme de l’emballage
  • Renforcement de la structure.

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