Découpe et rainage

Les opérations de découpe et rainage sont généralement simultanées dans la station de découpe. Ces opérations s’effectuent en passage séparé ou en ligne avec l’impression. On préfère la production en ligne pour les emballages de cigarettes. Pour la plupart des autres réalisations, les opérations de découpe et de rainage se font en passage séparé. Les opérations de découpe et rainage sont souvent groupées avec le gaufrage.

Un travail précis et régulier dépend du choix judicieux des outils, des réglages de la machine et des types de carton. On trouvera une abondante littérature technique sur la conception des outils, sur les machines et leurs réglages auprès des fournisseurs sérieux de ces matériels. Par contre, on trouve plus rarement des informations sur les relations existant entre machines, outils et carton.

Propriétés déterminantes du carton

Il est important de savoir faire la différence entre les principaux types de carton : le carton homogène blanchi (SBB), le carton intérieur bois (FBB) et le carton recyclé intérieur gris (WLC). Toutes ces qualités se prêtent à la découpe et au rainage, mais une adaptation précise du traitement et du carton s’impose à chaque application si l’on veut obtenir le résultat optimal. En raison des différences entre les propriétés spécifiques des diverses qualités de carton, un certain type se prêtera mieux qu’un autre aux opérations de découpe, de rainage et de gaufrage.

Le fait est que, quel que soit le support, les résultats varient selon l’orientation des fibres, la teneur en humidité, l’épaisseur, la quantité et le type de traitement de surface subi (couchage, enduction plastique ou pelliculage).

La machinabilité à la station de découpe et rainage est importante. La machine découpe, raine, sépare partielle-ment et éjecte la feuille de carton. Les réglages sont d’une importance vitale pour un fonctionnement efficace et satisfaisant. Il en est de même, côté carton, pour la teneur en humidité, la planéité et les dimensions de la feuille et des découpes. La feuille partiellement découpée doit rester suffisamment résistante pour supporter son transfert vers l’unité de décorticage. Des modifications ou perturbations, même mineures, peuvent causer des ruptures et entraver le fonctionnement de la ligne de production. Pour un type de carton donné, la régularité du taux d’humidité et de l’épaisseur sont les deux critères les plus importants.

Découpe

Une découpe bien faite est nette et exempte de fibres et de particules non fixées. Des tranches propres et nettes éviteront tout problème de contamination pendant la transformation ultérieure du carton ou pendant le conditionnement.

Les découpes restent reliées entre elles par des points d’attache. Pour éviter une séparation accidentelle de la feuille pendant son transfert vers les postes suivants, la résistance de certaines attaches doit être suffisante, la productivité en dépend. À l’inverse, les découpes doivent se séparer facilement pendant l’opération de décorticage qui détache les excédents de carton. Pour arriver à un compromis optimal entre ces deux exigences contradictoires et pour une découpe propre et nette, il est indispensable de soigner la qualité des points d’attache.

Description de l’outil de découpe

L’outillage comprend les filets de découpe et de rainage. Pendant l’opération de découpe, la forme de découpe est animée d’un mouvement alternatif du haut vers le bas perpendiculairement au carton, reposant sur la contrepartie. À la fin de chaque cycle, la feuille de carton découpée est éjectée et une autre feuille vient prendre sa place. La feuille dépliable à la fin de ce manuel donne un exemple de découpe.

Le rôle du caoutchouc éjecteur est de maintenir la feuille en position pendant la découpe et d’évacuer la découpe à la fin de l’opération.

Pour créer les points d’attache, il suffit de pratiquer une encoche dans l’outil de découpe. La géométrie des encoches (forme et taille) varie principalement en fonction du type de carton utilisé. La hauteur de l’encoche est normalement légèrement plus grande que l’épaisseur du carton.

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

Les outils de découpe et de rainage.
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Propriétés déterminantes du carton

Les fibres chimiques du carton confèrent au carton résistance et cohésion, garantie d’une découpe à tranches nettes. En raison de sa résistance, le carton à base de fibres chimiques s’accommode de points d’attache plus petits. La conception des points d’attache doit tenir compte de la différence de résistance du carton entre le sens machine et le sens travers. Généralement, les points d’attache sont deux fois plus résistants dans le sens machine que dans le sens travers.

Pour obtenir des arêtes nettes et sans débris, la découpe devra se faire dans des conditions correctes. En raison de la résistance, la ténacité et la densité du carton, il faut des lames affûtées et bien ajustées, ainsi qu’une bonne maîtrise de la machine. La force à développer pour trancher la feuille demande un dosage correct, de manière à limiter au minimum le dépassement de la course de la pièce mobile. Sinon, les couteaux heurteront la contrepartie trop violemment, ils s’émousseront rapidement et la qualité des tranches se dégradera.

Les propriétés qui définissent le mieux l’aptitude du carton à la découpe sont la résistance au déchirement et la résistance à la traction. La résistance du point d’attache est proportionnelle à la résistance à la traction et au grammage. La teneur en humidité est essentielle pour une bonne machinabilité et pour une découpe de qualité. Une humidité trop élevée renforce le carton, elle le rend plus tenace et plus difficile à découper. Une teneur en humidité trop faible rend le carton plus cassant et il devient difficile de le transférer dans de bonnes conditions. La difficulté de trancher le carton peut venir de son épaisseur, d’une varia- tion de son humidité, de l’usure de l’outil ou des réglages.

Au moment de transformer les feuilles en découpes, il faut veiller à leur donner la forme souhaitée, de manière à assurer une alimentation stable des machines. Suivant la teneur en humidité et la stabilité dimensionnelle, les découpes peuvent se cintrer ou vriller en prenant des formes qui perturbent les opérations de transformation et de conditionnement.

Les variations de teneur en humidité et les variations dimensionnelles sont à l’origine de défauts de repérage entre l’image imprimée, les découpes, les rainures et les gaufrages.

Le phénomène d’usure des outils n’est pas bien connu. On pense que la composition de la couche, des fibres, des encres et des vernis peuvent avoir une influence.


Positions des points d'attache, obtenus par une
entaille dans l'outil de coupe.


Forme de découpe et de rainage d’une boîte.

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Forme de découpe et de rainage d’une boîte

Préparation des outils
Tous les filets doivent être à la même hauteur pour couper toute l’épaisseur du carton sur toute la longueur de la contrepartie. Le réglage fin du niveau de chaque filet est essentiel, mais compliqué à réaliser. Une surépaisseur dans une zone de la feuille peut avoir des conséquences sur d’autres zones. Les fournisseurs de machines sont en mesure de donner de judicieux conseils à ce sujet. Certains facteurs ont une grande influence sur la solidité des points d’attache:
• sens des fibres du carton
• méthode d’exécution des encoches
• affûtage de l’outil de coupe
• dimensions des attaches
• disposition des attaches
• nombre d’attaches
• humidité du carton
• type de fibres.
L’emplacement idéal pour les points d’attaches se situe dans l’axe des prises de pince. Les rabats d’une découpe doivent être reliés à une autre découpe par deux attaches éloignées le plus possible l’une de l’autre. Il ne doit pas y avoir d’attaches sur les pattes de collage. Les points d’attache sont obtenus grâce à une encoche pratiquée à la meule dans le filet coupant.

Les dimensions des points d’attache doivent être aussi petites que possible. Généralement, leur largeur varie de 0,4 mm à 1,0 mm, selon la résistance du carton.

La présence d’un système de climatisation est souhaitable car il permet de maintenir une humidité constante dans le carton. Si l’humidité varie, les dimensions varient aussi, et les dilatations et retraits induits produisent des défauts de repérage. Une humidité constante évite les déformations des feuilles ou découpes, qui pourraient perturber l’action des outils et provoquer des arrêts de la machine. La ténacité du carton varie avec l’humidité. Une forte humidité rend le carton difficile à couper et les découpes, difficiles à séparer. Une faible humidité fragilise le carton et augmente le risque de séparation prématurée des découpes.

Le moussage de la forme de découpes

Le moussage de la forme de découpe à l’aide de mousses ou 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 motif 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.

Recommandations

Caoutchoucs pour filets coupants avec encoches : le caoutchouc est généralement positionné entre 1,0 et 2,0 mm du filet de coupe 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 recommandons 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 caout-chouc. 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.

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.

Le meulage des encoches ne doit pas endommager
le support en caoutchouc.
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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.

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 domma-ges, nous 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.


Opération de découpe à l’emporte-pièce. Cliquez pour agrandir.

 

 

Opération de découpe à l’emporte-pièce

La découpe au laser est de loin la méthode la plus élaborée et la plus recherchée. Elle permet d'obtenir des détails très fins 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 appliquer 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, il fau-dra contacter le fournisseur pour demander des conseils et si possible un essai.

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 matiè-res 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 essentielles 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.

 

 Type de carton
  Avantages
  Inconvénients
Carton intérieur bois (FBB)  

Faible densité par rapport à l'épaisseur, donc moins d'énergie requise pour la découpe (production économique).

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.

 

Moins résistant que le SBB
Carton homogène blanchi (SBB)   La résistance élevée du réseau fibreux du carton SBB permet la réalisation 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.

Rainage

Le rainage est une opération de préparation au pliage qui consiste à affaiblir le carton selon des lignes de plis bien définies. Ces rainures agiront comme des charnières au moment de plier le carton pour le transformer en emballages ou en produits graphiques. Il est très difficile de plier convenablement le carton sans le rainer : les jets superficiels vont se déchirer et/ou les plis vont prendre une forme mal définie. Le papier (moins de 180 g/m²) se plie souvent sans préparation ; à l’inverse, le carton de grammage supérieur à 600 g/m² exige plus d’une rainure avant pliage, un découpe mi-chair étant parfois nécessaire (découpe sur la moitié de l’épaisseur du carton).

La qualité de la rainure dépend directement du rapport entre sa largeur et sa profondeur.

Le matériel de rainage se compose d’une mince lame d’acier à fil arrondi et d’une gouttière taillée avec précision dans un matériau dur qui s’appelle la contrepartie . Le filet de rainage repousse le carton dans la gouttière de la contrepartie placée sous la feuille en y dessinant une rainure permanente.

La construction et le comportement de l’outil de rainage sont essentiels pour atteindre un résultat satisfaisant.

Description de l'outil de rainage

Les filets de rainage sont fixés dans la forme de découpe. Pendant le rainage, la forme est animée d’un mouvement alternatif, dans un plan perpendiculaire au carton qui repose sur la contrepartie. A l’issue de chaque cycle, la feuille rainée est remplacée par une autre.

L’épaisseur du filet de rainage, la largeur de la gouttière, l’épaisseur du carton doivent être adaptées les unes aux autres. Chaque type de carton demande une géométrie particulière de l’outil.

Le rainage – une déformation

En étant poussé dans une gouttière ou rainure de la contrepartie, le carton subit un rainage. Les forces créées le déforment de manière prédéterminée et cette déformation est permanente. Il en résulte une réduction de la résistance à la flexion de la rainure. Le carton devient donc plus faible qu’ailleurs le long de la rainure. Au cours de l’opération de rainage, la feuille de carton est courbée sur quatre zones étroites et dans chacune de ces zones le carton doit résister à de hautes forces de tension ou de compression.



L'opération de rainage.


Au cours du rainage et du pliage ultérieur, le
carton est soumis à de sévères contraintes
et déformations.


Quand le carton est très épais ou rigide, on a
recours à un double rainage.
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Quand le carton est très épais ou rigide, on a recours à un double rainage:



Selon les normes DIN, la pénétration égale à l’épaisseur du carton est notée ± 0. La pénétration est notée + lors-que la profondeur de la rainure est inférieure à l’épaisseur du carton et – si elle est supérieure à l’épaisseur du carton. Il n’existe malheureusement pas d’accord international sur la signification des notations + et – pour la pénétration. Iggesund Paperboard utilise la notation DIN.

Il n’est pas toujours possible d’avoir une contrepartie exactement de la même épaisseur que le carton. Dans ce cas, on adopte l’épaisseur immédiatement supérieure, par exemple 0,40 mm pour un carton de 0,35 mm d’épaisseur.

La largeur typique du filet de rainage est de 0,70 mm pour des épaisseurs de 0,20 à 0,55 mm et 1,05 mm pour des épaisseurs supérieures à 0,55 mm.

La largeur de la gouttière est généralement 1,5 x l’épaisseur du carton augmentée de la largeur du filet de rainage. La largeur de la gouttière doit être inférieure si la rainure est dessinée dans le sens machine (SM).

Propriétés déterminantes du carton

Chaque type de carton se comporte différemment et l’outillage devra donc être adapté pour un résultat optimal.

Différentes compositions des jets de carton

La plupart des cartons sont multijet. La composition des fibres et les propriétés physiques varient considérablement d’un type à l’autre. La rainure doit être profonde et étroite pour obtenir des arêtes bien nettes et un pliage précis. Pendant le rainage et le pliage qu’il subit par la suite, le carton est soumis à des sollicitations et des déformations très importantes.

Un rainage correct ne s’obtient qu’avec un carton dont les jets superficiels et les couches sont suffisamment résistants. Il faut aussi que la rainure se comporte comme une charnière ; pour cela, le carton doit idéalement subir, dans toute son épaisseur, un délaminage en un nombre bien défini de jets minces, sans destruction des fibres.

Vu les grandes différences de comportement entre les qualités de carton, les exigences en matière de rainage des produits graphiques et d’emballage devront corres-pondre au type de carton envisagé. Il en sera de même pour le type d’outil à utiliser pour effectuer l’opération.

Propriétés déterminantes

Comme l’opération de rainage provoque une déformation mécanique, les résistances mesurables – résistance à la traction, résistance à la compression, résistance à l’allongement et élasticité – auront un rôle important.

Le rainage en pratique

Préparation de l’outil
La largeur du filet de rainage, la largeur de la gouttière et l’épaisseur de la contrepartie se décideront en fonction du type de carton, de l’épaisseur du carton et de l’orientation des rainures (SM ou ST).

Les facteurs essentiels à un bon rainage sont:
• la hauteur et la largeur du filet de rainage
• l'épaisseur de la contrepartie
• la largeur de la gouttière
• la précision et la dureté de la contrepartie
• la pression du filet de rainage.

Un rainage de qualité est plus difficile à réaliser dans le sens machine (SM) que dans le sens travers (ST). Dans les cas difficiles, il est nécessaire de définir séparément les rainures SM. S’il y a beaucoup de rainures très rapprochées les unes des autres, il est préférable de les réaliser paral-lèlement au sens travers (ST).

La précision du fonctionnement de l’outil de rainage est importante pour positionner correctement les rainures. Une rainure mal positionnée donnera un aspect médiocre, surtout si le carton est imprimé.

 

Géométrie de l'outil de rainage.

Zones de rainage. Cliquez pour agrandir.

Épaisseur

L’épaisseur, et non le grammage, est une variable importante pour la conception des outils de rainage. Si l’on change l’épaisseur du carton, il faut modifier le réglage des outils (par application de la formule du paragraphe « Description de l’outil de rainage »).

Il ne faut pas confondre épaisseur et grammage. Les divers types de carton ont tous un rapport épaisseur/grammage différent et des propriétés physiques différentes. Pour obtenir un bon résultat, il faut concevoir les outils de rainage en fonction du type de carton et de son épaisseur.

Type de carton

Nous donnons, pour chaque type de carton, des recommandations sur la façon d’obtenir le meilleur rainage. Pour plus d’informations à ce sujet, consulter le Catalogue Produits.

Appréciation du résultat du rainage

On juge de l’efficacité – ou non – d’une rainure en exécutant un pliage à un angle de 90° ou 180° selon que les découpes doivent être montées et collées ou seulement collées pour être livrées à plat.

On juge des défauts, craquelures, etc. de façon subjective. On augmente les chances d’obtenir de bons résultats si le facteur de pliage (voir plus loin dans ce chapitre) est supérieur à 50%.

Type de carton
  Caractéristiques
Résultats du rainage
Carton homogène blanchi (SBB)

Carton dense et souple, avec des jets fibreux résistants sur toute l'épaisseur, pour les travaux de rainage exigeants.

 

Permet l’obtention de rainures bien dessinées et permanentes. Procure une bonne aptitude et une faible résistance au pliage sur toute une gamme de géométries de rainures. Accepte les rainures très étroites et profondes sans dommage.
Carton intérieur bois (FBB)   Carton rigide de faible densité avec des jets fibreux de surface conçus pour résister aux contraintes de rainage et à la déformation.   Permet des rainages bien définis. La rigidité élevée par rapport à la résistance au pliage procure une bonne aptitude au pliage. Matériau compressible, qui donne moins de permanence au rainage défini par les outils.
Carton recyclé intérieur gris (WLC)   Carton dense, de résistance et rigidité moyennes à faibles. Jets de surface acceptant un rainage modéré.   Rainures nettes à condition que les outils soient adaptés au carton choisi. Les propriétés physiques et la composition de la pâte varient dans de fortes proportions : il n’est pas possible de donner des valeurs typiques.

 

Le rainage en reliure

Le secteur de la reliure se développe dans de nombreux domaines. Les demandes de réduction des temps de calage, des tirages plus courts et des vitesses supérieures rendent les techniques traditionnelles de rainage moins rentables. On y utilise surtout la technique de rainage intégré dans la relieuse, pour la production de livres à couverture souple et pour la piqûre à cheval, ainsi que pour les dépliants.

L'opération de rainage intégré à la reliure

Le papier ou le carton passe entre une série de galets contre-rotatifs avec une partie mâle et une partie femelle qui créent une rainure permanente dans le support.

Dans la plieuse, le support avance au travers des galets de rainage avant de passer dans la plieuse à couteaux.

Dans la relieuse à piqûre à cheval, la couverture passe autour d’un tambour rotatif muni d’un galet de rainage mâle.

Dans la relieuse sans couture, les couvertures passent dans deux séries de galets raineurs, à la fois pour le rainage du dos, et pour les rainures décoratives au recto et verso.

L’outil femelle peut être de trois types principaux:
• une contrepartie de caoutchouc souple sans gouttière, qui utilise la compressibilité de la surface pour entraîner une déformation permanente du support
• une surface métallique dotée d’une gouttière usinée de dimension fixe
• deux pièces réglables en métal, qui permettent de faire varier la largeur de la gouttière.

Dans le premier cas, le seul réglage possible au cours de la production est un réglage de pression : on l’effectue en faisant appuyer plus ou moins fort l’outil mâle contre le support. Dans le deuxième cas, on peut augmenter la pression jusqu’au point où l’on risque de couper le support. La largeur de la gouttière se règle en montant un autre outil femelle de dimension différente. Dans le troisième cas, la pression (profondeur de rainage) et la largeur de la gouttière peuvent se régler indépendamment sur la machine.

Performances de pliage

Une étude effectuée en 2008 et portant sur le SBB 240-260 g/m² et le FBB 200-240 g/m² a identifié les différences principales entre le rainage sur machine à platine et le rainage sur relieuse en ce qui concerne la performance du carton rainé.

Réglages

Dans le cadre de cette étude, la géométrie des outils de rainage sur relieuse était comme suit : la largeur de l’outil de rainage mâle était de 0,7 mm, correspondant à la largeur du filet de rainage. La largeur de la gouttière femelle était plus large d’environ 0,6 mm pour l’outil de rainage sur relieuse que pour la gouttière utilisée sur la machine à platine traditionnelle, selon les instructions du fabricant.

Principe du rainage avec des outils contre
rotatifs.

Dans la plieuse, le support avance au
travers des galets de rainage.

Dans une relieuse de livres à couverture
souple, le carton reçoit quatre rainures,
deux vers l’intérieur et deux vers l’extérieur.

Les trois configurations les plus courantes
de rainage.

 

Profondeur de la rainure (hi)

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Pour les deux cartons (SBB et FBB), la profondeur de la rainure dans le carton rainé sur relieuse était de 25 à 30% inférieure, avec une pénétration h = 0 par l’outil mâle. Cependant, quand on a augmenté la pénétration de 20%, le SBB a présenté une rainure aussi profonde que sur la machine à platine, alors que les échantillons de FBB avaient toujours 15% de moins.. On peut probablement expliquer cette différence par la densité supérieure du SBB. Par contre, la compressibilité du carton FBB exige une pression plus forte pour subir une déformation permanente de la même profondeur.


Diagramme de résistance au pliage produit par testeur L&W.

 


Diagramme de relaxation produit par testeur L&W. Cliquez pour agrandir.

 

Largeur de la rainure

La largeur de la rainure à l’intérieur du bourrelet a été notée et le carton rainé sur relieuse présente un résultat plus large que celui rainé sur platine. Les échantillons de SBB ont environ 20% de plus et le FBB 15% de plus. L’augmentation de la pression pour obtenir une pénétration positive n’affectent pas sensiblement la largeur de la rainure.

Pour résumer, le résultat du rainage sur relieuse est généralement moins profond et plus large que sur platine. Un exemple de l’effet de cette différence sur la résistance au pliage (moment) est illustré par le graphique de la page précédente.

Le carton FBB et le carton SBB présentent une résistance égale au pliage à 90° malgré leur différence de grammage. La résistance est supérieure d’environ 25% pour les échantillons rainés sur relieuse, en raison surtout de la géométrie incomplète du bourrelet. La résistance restant après le pliage à 90° diminue et elle a été notée sur une période de 15 secondes. Il s’agit là d’une propriété importante à surveiller, puisqu’elle correspond à la période de serrage dans une relieuse sans couture, et des contraintes internes résiduelles trop fortes après relâchement du serrage risque de nuire à la bonne tenue du joint de colle. Le moment de relaxation du carton au bout de 15 secondes est là encore supérieur de 25% pour le matériau rainé sur relieuse par rapport au matériau rainé sur platine.

Le rainage en pratique

La principale différence entre le rainage sur relieuse et sur machine à platine se trouve dans la direction du traçage. Alors que le bourrelet se trouve toujours à l'intérieur du pli dans le cas d’un rainage traditionnel, le rainage des livres et dépliants se fait souvent dans l'autre sens. Il y a deux raisons à cela:

Tout d'abord, cette technique est le plus souvent utilisée avec du papier fin, moins épais, où il est peu probable qu'on puisse créer un délaminage bien défini à l'intérieur de la structure fibreuse pour obtenir un pli net avec une faible résistance, du fait de la construction monojet du papier et sa forte cohésion interne

Ensuite, il existe d’autres raisons pratiques dans les cas suivants:
• lors du pliage, si le bourrelet était à l’intérieur du pli, il gênerait le bon positionnement du couteau dans la plieuse au moment où celui-ci le frappe pour pousser la couverture entre les rouleaux plieurs. Ceci pourrait entraîner des problèmes de repérage et des variations dans le tirage.
• si le bourrelet est dirigé vers l'encart du document, il pourrait gêner l'alignement de l'encart par rapport à la couverture. Ceci pourrait entraîner un défaut de repérage entre les illustrations recouvrant à la fois la couverture et l'encart, et affecterait la régularité de la qualité finale.
• lorsqu’on applique la couverture sur l'encart dans une relieuse sans couture, le bourrelet peut gêner l'ajustement du dos de la couverture et l'intégrité du joint de colle.

 

Sur une plieuse à couteaux, la direction traditionnelle d'un rainage avec le bourrelet
à l'intérieur du pli pourrait gêner la production.

En rainant la couverture depuis le recto,
on produit un bourrelet qui risque de gêner
l'alignement de la couverture avec l'encart.

 

Différentes configurations de rainage pour
obtenir une couverture parfaitement reliée.
Dans certains cas, le bourrelet du rainage
gêne le bon ajustement de la couverture sur
l'encart. Cliquez pour agrandir.

Propriétés déterminantes

De toute évidence, le rainage sur relieuse est moins profond et plus large que le rainage sur machine à platine, affectant la performance du pliage. Les outils doivent être réglés à une pénétration négative (selon la norme DIN) et la largeur de l'outil femelle doit être réglée sur le minimum absolu sans provoquer de dommages sur la surface du support.

Propriétés déterminantes du carton pour l’aptitude au pliage avec rainage sur plieuse

• résistance et ténacité SM et ST, résistance à la traction, résistance à la compression, allongement et élasticité
• rigidité SM et ST
• couchage résistant et élastique.

 

Problème
  Cause et remèdes
Casse au pli sur la surface externe

Contrainte trop forte sur les bords de la rainure. Élargir la gouttière ou réduire la hauteur de la contrepartie.

Renflement des côtés de la boîte   Les gouttières de la contrepartie sont trop larges. Augmenter la hauteur du filet de rainage. Refaire une contrepartie s’il faut corriger le rainage. Trop grande résistance au pliage.
Rainures irrégulières, pli à gauche ou à droite de la rainure
  Les gouttières de la contrepartie sont trop larges. Augmenter la hauteur du filet de rainage. Refaire une contrepartie s’il faut corriger le rainage. Trop grande résistance au pliage.
Rupture de surface   Pénétration ou profondeur de rainure insuffisante. Gouttière trop étroite. Carton trop sec.
Frisures   Pénétration insuffisante. Trop grande largeur de la gouttière, éventuellement par usure de la contrepartie.
Coupure sur toute l’épaisseur   Imprécision de l’alignement du filet de rainage avec la gouttière.
Rupture au dos   Le filet de rainage heurte la gouttière du fait d’une contrepartie trop mince ou de débris dans la gouttière.
Rupture   Éclatement localisé de la rainure à cause de la présence de débris, etc. dans la gouttière.
Éclatement des tranches   Déchirures au verso près des tranches. Pour les éviter, monter un caoutchouc d’éjection dur à environ 1 mm du couteau.

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