Collage

Le collage ou scellage est la dernière d’une longue succession d’opérations qui transforment le carton en un emballage fonctionnel et attrayant. Elle se doit d’être aussi soignée que les précédentes. L’opération n’est pas compliquée mais une négligence peut être lourde de conséquences.

L’encollage sur le pli longitudinal consiste à appliquer de la colle sur un volet latéral, à presser fermement ce volet sur un panneau et à maintenir la pression jusqu’à ce que la colle prenne. Les étuis collés sont ensuite stockés en boîtes de manière à ce qu’une certaine pression continue à s’exercer sur le joint collé et le séchage se poursuit pendant le stockage. Le déroulement de cette phase de la production doit être très bien maîtrisé pour éliminer tout risque d’incident. Deux conditions sont impératives : employer une colle bien adaptée au type particulier de conception de l’étui, et contrôler soigneusement l’application.

La réalisation d’un collage hot-melt demande la mise en œuvre de machines réglées avec précision. Le joint collé n’est complètement formé qu’après mise sous pression. Dans le cas des boîtes remplies par la base, collées à la colle à base aqueuse, le joint doit prendre rapidement et la résistance du carton à l’état humide doit être suffisante pour maintenir le rabat du fond en position avant le séchage complet du joint de colle. Ces exigences sont superflues pour les joints à la colle hot-melt dont la liaison est obtenue par un refroidissement rapide.

Les boîtes remplies par le haut, mises en volume en machine, sont fermées mécaniquement ou collées. Le thermoscellage est la méthode la plus fréquente pour les cartons enduits de plastique . Lorsque la contre-pression de collage n’est pas suffisante dans les zones de contact, on a recours au collage hotmelt.

La température du produit exerce aussi une influence sur le collage.

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Type de colle
  Description
  Applications
 Colles à l’amidon/protéines (base aqueuse)   La colle est une solution d’amidon ou de protéines pouvant contenir des gommes.   Collage de surfaces couchées et non couchées par procédés relativement lents, avec temps de maintien de la pression suffisant pour développer la liaison.
Colles à dispersion ou colles blanches   Contient des particules de plastique en dispersion dans l’eau, avec divers additifs pour adoucir, mouiller et améliorer l’adhésion.   D’usage général pour les opérations lentes à moyennement rapides. Les colles blanches sont d’un prix raisonnable et il en faut peu. Elles s’utilisent aussi parfois pour le carton enduit de PE sur une face.
Colles hot-melt   Se compose de matières thermoplastiques et d’additifs de type résine, cire, et antioxydants. La température d’application varie entre 100° et 200° selon la composition.   Très largement utilisées dans les systèmes rapides, pour presque tous les types de surface et lorsque la durée de maintien de la pression ou contre-pression n’est pas suffisante pour d’autres types de liaison. Faible résistance à la chaleur.

 

Le type de colle est capital. Il est fonction du carton et de la machine. La colle ne doit pas dégager d’odeur ni affecter le contenu de l’emballage. Elle doit pouvoir adhérer au carton et développer une liaison suffisante durant le laps de temps réduit pendant lequel la pression s’applique sur le joint. La majorité des fournisseurs de colle donnent des modes d’emploi détaillés ; ils connaissent bien les différents types de carton, les colleuses et les machines de conditionnement les plus courantes et les systèmes applicateurs de colle.

L’applicateur, de type variable, distribue la quantité exacte de colle avec précision. Le temps d’exposition à l’air ne doit pas être trop long et la durée d’application de la pression doit être suffisante. Pour un bon collage, il faut veiller aux points suivants:
• la colle doit mouiller et adhérer au support.
• la quantité de colle doit être suffisante pour former une liaison mais non excessive pour éviter qu’elle déborde.
• le joint doit être bien positionné.
• la pression doit être maintenue suffisamment longtemps pour que la liaison résiste.

Description des méthodes de collage

Un applicateur dépose la colle sur la première surface ; elle la mouille et commence à prendre. La seconde surface de carton s’applique sur la première et la colle prend. S’il s’agit d’une colle soluble à l’eau, c’est le carton qui provoque la prise de colle en absorbant l’eau. On doit refroidir les colles hot-melt et les joints thermoscellés.

Le temps d’exposition à l’air libre est le temps qui s’écoule entre le moment de l’application de la colle et celui du contact de la seconde surface à coller. Ce temps varie d’une machine d’emballage à l’autre. Il détermine le type et la quantité de colle à appliquer. Il peut même avoir une influence sur le choix de l’applicateur et la disposition du trait de colle. Supposons que l’on utilise une colle hot-melt, mais avec un dispositif applicateur rotatif qui dispense une couche de colle trop mince. Celle-ci a tendance à durcir avant l’application de la pression. Si l’on tente alors d’augmenter le débit de colle, l’application risque d’être inégale, la colle formant un cordon. La solution consiste à installer une buse distributrice qui permet d’ajuster la forme du trait de colle pour qu’il refroidisse moins vite et assure un collage correct.

La durée d’application de la pression doit être telle qu’une liaison solide se développe avant son relâchement.

Le type de colle

Le type de colle est fonction du carton et de la colleuse. Le type de support est l’élément qui détermine le choix. La majorité des fabricants de colle mettent une abondante documentation à disposition.
Une colle doit généralement répondre aux conditions suivantes:
• être applicable par la plupart des techniques disponibles.
• donner de bons résultats sur tous les produits en carton.
• permettre un nettoyage aisé de l’applicateur.
• ne pas communiquer de substances odorantes ou toxiques qui pourraient altérer la qualité des denrées ou autres produits délicats.
• résister aux conditions de l’ambiance où séjournera le produit : par exemple pour les applications à température élevée ou très basse (congélation).

L’applicateur de colle

Le rôle de l’applicateur consiste à distribuer au bon endroit la quantité correcte de colle. La colle s’applique selon divers schémas, en fonction de l’utilisation et de l’applicateur.

Le concepteur d’un emballage doit savoir ce que ce dernier va contenir. En effet, il doit tenir compte de toutes les sollicitations auxquelles l’emballage peut être soumis jusqu’à son utilisation par le consommateur. On peut citer l’exemple d’une boîte remplie par le haut, qui contient un produit n’offrant aucune résistance : il faudra créer une contre-pression pour réaliser le scellage. Les méthodes d’application de la colle les plus courantes sont décrites ci-dessous.

 


Exemples de traits de colle.

 

L’applicateur à tampon : une série de doigts plongent dans un bac de colle. Les doigts se soulèvent pendant la mise en place de la découpe de carton. Ils y déposent de la colle par contactC’est le type d’applicateur pour machines lentes. L’équipement est robuste mais il demande une surveillance continue pour vérifier que tous les tampons assurent le transfert correct de la colle. En outre, la quantité de colle déposée a tendance à varier avec le temps, ce qui fait que ce système est plus ou moins dépassé aujourd’hui.

L’inconvénient est un réglage délicat de la quantité de colle. Le dispositif racleur a tendance à se colmater, et dans ce cas la couche de colle s’amincit au point de produire une liaison trop faible ; l’opérateur modifie alors la position du racleur et le trait de colle devient trop épais. Cet applicateur convient particulièrement pour la colle blanche.

L’applicateur à buse : la colle est pompée d’un réservoir vers une buse équipée d’une soupape à fermeture rapide. La quantité de colle se règle de manière très précise et la machine applique un trait de colle de forme prédéterminée en lignes ou par points. C’est le type d’applicateur le plus coûteux mais, grâce à son réglage intégré, il mesure avec précision la quantité de colle et les paramètres du trait. Vu ses qualités de fiabilité et d’uniformité, ce système s’avère économique à l’usage.

Propriétés déterminantes du carton

Le collage – ou formation d’une liaison – est généralement la dernière opération pratiquée sur un emballage ou un produit graphique. Il s’agit donc d’une fonction d’importance capitale. La technique à mettre en œuvre doit être compatible avec le carton utilisé. Il faut en outre être sûr des propriétés intrinsèques du carton pour une commande donnée et de la régularité de ces propriétés d’une commande à l’autre. Si ces conditions sont réunies, une fois le type de colle choisi, la machine bien réglée fonctionnera sans problème en n’exigeant qu’une surveillance épisodique.

La constitution des jets du carton est d’une grande importance parce qu’elle conditionne l’aptitude au rainage. Un allongement de rupture élevé dans les jets superficiels permet de faire des rainures étroites et profondes et les plis n’auront qu’une force de détente limitée. Le collage sera plus facile parce que les rabats latéraux n’exerceront qu’un effort modéré sur les joints fraîchement encollés ; ils pourront sécher et développer la résistance correspondant à un contact intégral entre les deux parties du joint.

Propriétés déterminantes

Comme l’opération de collage est influencée par la qualité du jet superficiel, les résistances de la surface ont une grande importance.

Importance de la conception.

La résistance au rainage dans le rabat collé doit être équilibrée car une résistance trop forte ou trop faible affaiblirait le joint. Cliquez pour agrandir.

 

Collage du carton à d’autres matériaux

Pour coller une fenêtre sur une découpe en carton, il faut coller un film d’acétate de cellulose ou de polypropylène orienté au verso du carton. Généralement, on utilise à cet effet une colle à dispersion mais les colles hot-melt s’emploient également. Il importe de choisir une colle convenable qui adhère réellement au film et qui n’est pas absorbée par le carton, ce qui réduirait la solidité de la liaison. La colle doit être entièrement sèche avant de subir l’opération suivante et elle doit rester souple et tenace. La colle doit être correctement choisie et l’applicateur doit dispenser la bonne quantité de colle. S’il y en a trop peu, la fenêtre ne collera pas, s’il y en a trop, les découpes se déformeront et la colle mettra très longtemps à sécher.

Mises au point du procédé

Chaque phase du collage doit faire l’objet d’un protocole, de façon à répéter les mêmes réglages lors des collages ultérieurs. Il peut être dangereux de changer de colle sans procéder à des essais approfondis. Procéder de même avec les mélanges de colle. Utiliser un minimum de colles différentes, l’idéal étant évidemment de n’en utiliser qu’un seul type.

Le meilleur résultat s’obtient en enduisant d’abord de colle la surface la plus délicate. Puisque la colle est à même d’agir pendant le temps d’exposition, il importe que la température ambiante et la ventilation restent constantes pour que le pouvoir adhésif reste prévisible.

Le joint de colle est plus résistant s’il est placé sur une surface adjacente à une arête et loin d’une rainure.

Particularités du procédé

Les éléments suivants sont essentiels pour un bon collage:
• quantité de colle
• temps d’exposition
• pression et durée d’application de la pression.

La pression et la température sont des éléments essentiels d’un collage correct.

Collage du carton avec enduction plastique

Une couche de plastique est une « huile à l’état solide » qui réagit de façon correspondante. Une surface de PE non traitée a une tension superficielle d’environ 30 dynes/cm, et la colle émulsion ne la mouille pas parce que sa teneur en eau lui confère une tension de surface trop élevée. Pour coller un carton recouvert de PE sur une face avec de la colle émulsion, il faut augmenter la polarité de la surface par un traitement corona et obtenir une tension supérieure à celle de la colle.

La surface traitée corona doit être manipulée avec de grandes précautions, la moindre abrasion ou altération risquant de faire chuter la tension superficielle sous la valeur de 40-41 dynes/cm. Le collage sur une surface de PE est en réalité plus exigeant que l’impression, du moins en ce qui concerne la tension superficielle. Des problèmes d’impression se remarquent dès que l’encre est sèche, alors que les problèmes de collage sont moins évidents et il se peut qu’ils n’apparaissent qu’après le conditionnement.

S’il subsiste le moindre doute sur la possibilité de réaliser un joint de colle de qualité avec un carton enduit de PE sur une face, il est préférable de choisir un collage hot-melt un peu plus coûteux.

Colle à froid

La colle à froid nécessite une surface absorbante pour être vraiment efficace. Pour la surface non absorbante (par ex. la couche plastique), il est essentiel que la tension de surface soit assez élevée pour être mouillée par la colle. Normalement, l’énergie de surface d’une couche plastique est trop faible en raison de la nature chimique du plastique. Par conséquent, il faudra toujours traiter cette couche plastique par une décharge corona ou un traitement oxydant similaire afin de donner au plastique une nature plus polaire grâce à l’introduction d’oxygène dans les molécules de surface.

Le carton avec enduction plastique a une durée de vie limitée et est sensible aux dommages causés par la manipulation, le stockage et les contraintes mécaniques.

Problème
  Cause
Joint de colle fragile   • trop peu de colle
• durée d’application de la pression trop courte
Le joint s’ouvre (la colle ne s’étale que sur une seule surface du carton)   • pression trop faible
• trop peu de colle
• température trop basse (hot-melt)
• temps d’exposition trop long
Le joint s’ouvre (la colle s’étale sur les deux surfaces du carton)   • trop de colle
• durée d’application de la pression trop courte
• température trop élevée au moment de l’application (hot-melt)
• temps d’exposition trop court
Les boîtes restent collées les unes aux autres après encollage   • trop de colle – elle déborde sur le côté du joint
• joint de travers
• trop de colle trop proche de l’arête du carton

Hot-melt

Après le scellage à chaud (voir la section traitant de cette opération), le collage hot-melt est l’autre méthode utilisée pour sceller un carton enduit de plastique sur les deux faces, car il ne nécessite pas la présence d’un traitement corona. Sur un carton enduit de plastique sur les deux faces, le traitement corona s’applique normalement sur la face à imprimer, pour permettre à l’encre de mouiller la surface. Il n’est pas recommandé d’ajouter un traitement corona sur les deux faces car le risque de blocage serait inévitable.

Vérification des performances

Un laboratoire au bout des doigts
Une façon sûre de tester une colle ou un joint collé est de découper des bandes de 20 mm de largeur, de leur laisser prendre la température et l’humidité de l’ambiance du lieu du test, et de séparer lentement les deux parties en tenant leurs extrémités entre l’index et le pouce des deux mains. Si l’on parvient à répéter l’opération sur plusieurs échantillons sans déchirer le carton, le joint de colle ou le scellage peut très bien s’ouvrir pendant le transport ou en le manipulant à l’état surgelé. Un problème existe. Il faut revoir le procédé et vérifier tous les points délicats. Si au contraire tous les joints de colle se rompent en entraînant une déchirure des fibres de carton, on peut supposer que le joint se comportera de manière satisfaisante. Cette situation dénote un rapport favorable entre la résistance du joint de colle et la résistance interne du support. L’adhésif lui-même est la partie la plus solide de la liaison.

 

 

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