Auteur : Martin Dubé, enseignant-chercheur chez Innofibre
Les emballages en carton ondulé occupent une large place dans notre quotidien, représentant près de 40 % de tout le secteur de l’emballage à base de fibres cellulosiques. Bien que ce type de carton soit d’abord et avant tout associé aux déménagements et au transport de marchandises lourdes, il est maintenant possible de réaliser des structures d’emballage légères et fonctionnelles permettant d’étendre grandement son champ d’application.
Cannelure et microcannelure
Le carton ondulé est minimalement composé des trois couches distinctes de cartons et tire son nom des ondulations que présente la couche interne. La cannelure est produite en passant une de ces couches de carton dans une pince formée par deux rouleaux dentés, assemblés pour former un engrenage. Ces rouleaux sont chauffés et permettent de créer une ondulation permanente dans la cannelure. Par la suite, les couches externes de carton (les couvertures) sont assemblées avec la cannelure par des colles à base d’amidon. Des structures plus complexes peuvent aussi être conçues en ajoutant des étages de cartons cannelures séparés par les cartons couvertures. Les ondulations, communément appelées cannelures (flutes), sont caractérisées par leur amplitude (hauteur) et longueur d’onde. Elles sont identifiées par des lettres dans le Tableau 1. Les cannelures A, B et C sont très utilisées pour les boîtes devant contenir une masse considérable alors que les microcannelures (microflutes) E, F et N vont servir tout autant à l’emballage qu’à la mise en valeur du produit par une impression de qualité sur ses surfaces. On retrouve les microcannelures dans des emballages de cosmétiques ou encore de hamburgers.
Tableau 1: Caractéristiques des cannelures pour les cartons ondulés
| Type | Amplitude (mm) | Nombre de cannelures par mètre
(m-1, +/- 10) |
| A | 4.8 | 118 |
| B | 3.2 | 154 |
| C | 4.0 | 128 |
| E | 1.6 | 295 |
| F | 0.8 | 410 |
| N | 0.5 | 560 |
Des ondulations structurantes
Le carton cannelure joue de multiples rôles. Tout d’abord, il protège les produits emballés des chocs grâce à la compression potentielle des cannelures. Cette propriété est mesurée par le traditionnel test Concora CMT (Corrugating Medium Test) qui consiste à mesurer la force d’écrasement à plat des papiers cannelures. Mais surtout, le carton cannelure, convenablement intégré à la structure des boîtes, permet d’augmenter la rigidité ainsi que la résistance à l’empilement des boîtes.
En effet, la physique des matériaux nous montre que la résistance à la flexion des structures dépend principalement du module élastique des éléments externes et, surtout, de leur distance par rapport au centre de flexion, c’est-à-dire de l’épaisseur de la structure. Un des rôles principaux du carton cannelure est donc de fournir un appui et une séparation uniforme des cartons couvertures afin d’augmenter la rigidité de la boîte. L’axe des cannelures étant perpendiculaire à la direction machine des cartons (Fig. 1), ce sont donc les parties inférieures et supérieures de la boîte qui bénéficient de cette rigidité accrue. La résistance à l’empilement, elle, provient du fait que deux des montants de la boîte sont orientés dans le sens travers des cartons. Les résistances à la compression sur chant (Edge Crush Test, ECT) des cartons couvertures et de la cannelure s’additionnent donc pour augmenter la résistance à l’empilement des boîtes.
Les microcannelures: nouvelles fonctionnalités des cartons ondulés
Les microcannelures (type E, F et N) représentent près de 10 % du marché du carton ondulé, un chiffre qui devrait augmenter au fil des ans. Les cartons ondulés composés de microcannelures sont légers, résistants et offrent une excellente qualité d’impression grâce au faible espacement entre les cannelures. On les retrouve principalement dans les emballages de produits relativement légers (chaussures, vaisselle, petits électroménagers, entre autres…), mais pour lesquels l’attrait visuel de l’emballage est très important. De même, les structures rigides à base de microcannelures permettent de créer des présentoirs couramment utilisés dans les épiceries, pharmacies ou quincailleries. On retrouve même les microcannelures dans les emballages alimentaires, notamment les contenants refermables pour hamburger de certaines chaînes de restauration rapide!
La tendance actuelle dans pour les microcannelures, de même que dans tout le secteur des cartons ondulés, concerne la réduction du poids de base : le grammage. Il est couramment plus bas que 100 g/m2 (20 lb/1000 pi2) pour les microcannelures, alors que le grammage des cartons cannelures est typiquement de l’ordre de 112 g/m2 (23 lb/1000 pi2). En plus d’influencer l’opération de l’onduleuse, de si faibles grammages imposent une nouvelle façon de tester les cartons. Par exemple, la compression à mâchoires jointives (Short Span Compression Test, SCT, alias STFI) devient très importante alors que le test Concora pour déterminer la force d’écrasement à plat des papiers cannelures (Concora Corrugating Medium Test, CMT) devient extrêmement difficile à réaliser à des grammages inférieurs à 100 g/m2.
Au cours de la dernière année, le commerce en ligne a connu une croissance fulgurante et cette tendance ne semble pas fléchir. Il est plus que jamais pertinent de développer des emballages plus solides et plus légers. Avec son équipe, Innofibre participe activement au développement de ces nouveaux grades de cartons pour répondre aux besoins de l’industrie.
Figure 1: Représentation de l’unité de base d’un carton ondulé. La cannelure est insérée entre deux cartons couverture.
Figure 2: Tailles des cannelures (A, B, C) et des microcannelures (D, E, F, N). Source : cvpack.com