Les formes complexes et découpes dentelées en pratique

 

Mettez à profit les atouts du carton lisse pour obtenir d'excellents résultats.

 

Les formes complexes et découpes dentelées en pratique

Le carton multijet offre tous les atouts nécessaires pour réaliser des formes complexes avec une bonne maîtrise des coûts. Les techniques requises pour créer des formes structurelles complexes sont le rainage, le pliage et diverses méthodes de découpe (découpe à platine, découpe à l’emporte-pièce et découpe laser). Nous aborderons le rainage et le pliage dans la prochaine section. Vous trouverez ci-dessous la description des différentes méthodes de découpe.


La découpe à platine et le rainage

La découpe à platine est la méthode la plus courante. L'outil consiste en une forme mobile avec un ou plusieurs couteaux et une contre-partie. Il peut être en forme de filet ou de toute autre forme complexe, et il est habituellement conçu spécialement pour une découpe et un carton donné. La géométrie de l'outil doit être parfaitement adaptée à l'épaisseur du carton. De plus, du fait de la résistance et de la densité du carton, la force de coupe doit être bien maîtrisée pour minimiser le dépassement de la forme en mouvement. Si les couteaux frappent la contre-partie trop fort, leurs bords seront rapidement émoussés, ce qui dégradera la qualité de la coupe.


 

Principe de la découpe à platine. Cliquez pour agrandir.

La découpe à platine et le rainage


Les dimensions de l'outil doivent être réglées
en fonction du matériau à utiliser. Consultez
les recommandations de votre fournisseur.

 

Positions des points d’attache, obtenus
par une entaille dans l'outil de coupe.
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Les opérations de découpe à platine et (s'il y a lieu) de rainage sont souvent exécutées simultanément, et peuvent également être combinées à une opération de gaufrage. Pour obtenir un résultat uniforme et précis, ainsi qu'une bonne machinabilité dans l'ensemble du processus, il est important de sélectionner soigneusement les outils, les réglages de machine et les types de carton les mieux adaptés. Il faut adapter ces facteurs à chaque forme et chaque application.

Précaution vitale commune à toutes les formes et applications, la maîtrise parfaite de l'humidité ambiante doit assurer le maintien du taux d'humidité d'origine du carton. Trop d'humidité dans le carton le rend difficile à couper, tandis qu'une humidité insuffisante le rend cassant (voir le chapitre « Mise en oeuvre »).

Les points d’attache 

On peut illustrer le principe de la découpe avec le cas d’une boîte pliante. Une fois les poses découpées, celles-ci restent fixées à la feuille de carton par les points d’attache. Pour éviter une séparation indésirable de la feuille lors de son transfert, les points d’attache doivent être assez résistants, et en même temps sufisamment fragiles pour se séparer facilement au cours de l'opération de décorticage des étuis.

Avec un carton résistant, on peut obtenir des points d’attache très minces qui se détachent aisément, en laissant les bords bien nets. Le résultat est un produit attractif. Il est important de noter que les points d’attache dans le sens machine (sens des fibres) du carton sont deux fois plus résistantes que dans le sens travers.

Le moussage de la forme de découpe

La dureté et le profil du matériau varient
suivant qu’il est utilisé pour maintenir
le carton au cours de la coupe ou éjecter
les formes découpées après la coupe.
Le liège, ainsi que divers types et duretés
de caoutchouc sont utilisés.
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Le moussage de la forme de découpe à l’aide de mousses/caoutchoucs joue un rôle très important pour la qualité finale du résultat. Correctement exécuté, le moussage aide aussi la productivité en permettant des vitesses supérieures et en minimisant le risque d'arrêts machine dus à des déchets de carton dans la machine ou à la mauvaise éjection des feuilles en sortie de découpe.

Lors de l'opération de découpe, les mousses ou caoutchoucs fixent et maintiennent la feuille avant et pendant la coupe et aident à détacher la forme coupée de la feuille. Tous les filets coupants autour des bords extérieurs du dessin doivent être garnis de caoutchoucs de type « fermé » Ceux-ci retiennent et compriment l'air à l'intérieur du dessin et aident à éjecter la feuille de la matrice. 

Pour éviter toute contrainte indésirable sur les points d’attache, les mousses ou caoutchoucs ne doivent pas être entaillés. Ceci exercerait une contrainte excessive sur les points d’attache pendant la coupe et pourrait réduire leur résistance jusqu'à 30%, risquant une rupture prématurée.

 

 

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Recommandations

Caoutchoucs pour filets coupants avec encoches : le caoutchouc est généralement positionné entre 1,0 et 2,0 mm du filet coupant afin d'éviter de casser les points d’attache. L'utilisation de caoutchouc profilé (dont la forme est conçue pour distribuer les contraintes de manière plus précise pendant l'étape de compression) donne de meilleurs résultats avec des points d’attaches plus solides, moins de marques de pression et un maintien plus sûr du carton pendant la coupe.

Nous vous recommandons d'employer un caoutchouc profilé très dur (de 7 mm de largeur). Notez que si des marques de pression indésirables se produisent, il faut réduire la dureté et si possible augmenter la largeur. 

Caoutchoucs pour filets coupants sans encoches : les caoutchoucs pour ces zones servent uniquement à éjecter la feuille une fois découpée. La propriété du carton la plus importante dans ce contexte est sa bonne élasticité. Le caoutchouc doit être compressible jusqu'à au moins 50% de sa hauteur normale.

Caoutchoucs pour carton imprimé recto/verso : quand on découpe à la platine un carton qui a été imprimé recto et verso, il est important d'augmenter la dureté du caoutchouc. De cette manière, on évite que l'encre ne s'écaille au verso. Ceci est particulièrement important pour une encre ou un vernis séché aux UV. Nous recommandons l'emploi d'un caoutchouc de liège ou un élastomère dur. Le profil du caoutchouc devra être monté le plus près possible du filet coupant.

L'opération de découpe à l’emporte-pièce

L’emporte-pièce est une technique de coupe très puissante, qui sert à découper de grandes quantités de petites pièces telles que les étiquettes, les enveloppes et les cartes. À la différence de la découpe à la platine, qui ne découpe qu'une feuille à la fois, l’emporte pièce opère au travers d’une pile de supports. Ceci signifie évidemment qu'il est impossible d'exécuter cette opération en même temps que le rainage.

 

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L’emporte-pièce sert souvent à couper le papier, mais on peut aussi l’utiliser avec du carton multijet pour découper des formes simples. Pour éviter les pertes, le carton est d'abord coupé au massicot, jusqu'aux dimensions de la forme voulue, en laissant une marge de 5 à 10 mm.

L'outillage consiste en un poinçon monté sur un gabarit. Pour éviter le délaminage des tranches et autres dommages, nous vous recommandons une contre-pression à l’aide d’un piston hydraulique en appui sur la pile de carton contre le poinçon. Selon notre expérience, dans des conditions difficiles, le choix d'un vernis adapté pour lubrifier le couteau peut aussi éviter d'endommager les tranches. 

Un carton haute densité tel que le SBB est mieux adapté que les autres types de carton pour la découpe à l’emporte-pièce. 

L'opération de découpe au laser 

La découpe au laser est de loin la méthode la plus élaborée et la plus recherchée. Elle permet d'obtenir de très petits détails et des dessins très complexes. Avec un carton adapté, pratiquement tous les modèles pourront être réalisés. Le principe de fonctionnement est assez simple. Le motif d'origine est gravé au travers d’une plaque de cuivre positionnée sur la feuille de carton. Un faisceau laser bien focalisé balaie la plaque, et vaporise le carton aux endroits gravés. 

Le carton utilisé pour la découpe au laser doit être le moins couché possible pour deux raisons. Plus le couchage est léger, plus la découpe est rapide. De plus, l'opération laisse une décoloration légèrement brunâtre sur l'envers du carton, et ceci se voit davantage sur du carton couché. Cette décoloration peut être couverte par l'impression, mais peut aussi être utilisée comme élément de décor. 

Les feuilles étant introduites dans la machine avec le côté imprimé vers le bas, nous recommandons fortement d'y mettre un vernis protecteur pour éviter les rayures. Nous ne recommandons pas l'usage d'un carton d'épaisseur supérieure à 500 µm en raison des limites du procédé de découpe au laser. En cas d'incertitude, contactez votre fournisseur pour demander des conseils et si possible un essai.

 

Avec un carton multijet, il y a peu de limites aux possibilités de découpe au laser.

 

Les avantages et les inconvénients des cartons multijet avec la découpe au laser sont résumés dans le tableau ci-dessous.

 

Type de cartonAvantages Inconvénients
Carton intérieur bois (FBB) Faible densité par rapport à l'épaisseur, donc moins d'énergie requise pour le découpage (production économique), Moins résistant que le SBB
  Le FBB couché une face sera moins sensible à la décoloration du couchage, La proportion de couchage par rapport à l'épaisseur est inférieure à celle des autres catégories couchées sur les deux faces,  
Carton homogène blanchi (SBB) La résistance élevée du réseau fibreux du carton SBB permet la réalistaion de détails plus fins (meilleure résistance des découpes fragiles qu’avec d’autres supports), Le SBB couché deux faces est plus sensible à la décoloration, puisque la proportion de couchage par rapport à l'épaisseur est supérieure à celles des cartons couchés une face,

 

Le carton multijet présente de nombreux avantages importants pour la découpe au laser par rapport à d'autres types de substrat comme le papier couché sans bois ou le carton recyclé (WLC).

  • Le papier couché sans bois a une proportion plus élevée de couchage par rapport aux fibres et contient généralement des charges (pour l'opacité). Il faut donc relativement plus d'énergie pour couper la même épaisseur (temps de production plus long). En raison de la grande quantité de couchage et de charges, la décoloration est également plus prononcée que sur le carton. 
  • Le WLC contient des impuretés provenant des matières recyclées. Elles peuvent causer une décoloration se rapprochant du noir plutôt que du brun clair. Selon le type de WLC, sa plus faible résistance au déchirement et à la traction peut aussi limiter le potentiel de production d'un motif très détaillé.

 

Recommandations générales

L'interaction entre les machines, les outils de coupe et le carton diffère en fonction de la méthode de coupe, du motif, du traitement de surface préalable (pelliculage par exemple), et du choix de carton pour chaque application spécifique.

  • En général, la planéité et la stabilité dimensionnelle sont esentielles pour avoir une bonne machinabilité.
  • La teneur en humidité est également cruciale. Trop d'humidité rend le carton trop résistant à la coupe, tandis qu'une humidité insuffisante le rend cassant.
  • La résistance du carton est toujours nécessaire pour assurer une bonne machinabilité et une bonne formabilité. Les propriétés de résistance les plus importantes sont la résistance au déchirement et à la traction. 
  • Si des tranches blanches sont requises, il faut utiliser du carton fabriqué uniquement à base de pâte chimique blanchie.

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