Brevet FR2208784A1 — publié le 19740628

L'invention concerne le domaine de ltemballage å l'aide de pellicules en matières plastiques, en particulier pour le conditionnement et la protection de produits alimentaires. Ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art, chacune des matières plastiques utilisées pour l'emballage, par exemple de produits alimentaires, ne présente pas à elle seule 11 ensemble des propriétés requises par ce type de matériau. Chaque matière plastique possède en effet ses propriétés intrinsèques, mais elles présentent toutes des défauts qui vont de pair avec leurs qual#- tés. On a évidemment cherché à remédier à cet inconvénient, notamment en revêtant une matière plastique donnée d'un vernis ou enduit qui assure une soudabilité améliorée ou permet à la matière d'3tre mieux étanche aux liquides et aux gaz, en particulier à la vapeur d'eau et à l'oxygène. Il est bien connu également d'associer diverses matières plastiques pour constituer des matériaux complexes à 2, 3 ou 4 constituants. On a constaté aussi que certaines matières plastigaes telles que les polyamides, les polypropylènes, le chlorure de polyvinyle ou les polyesters, possèdent une étanchéité améliorée aux gaz lorsqu'elles subissent un traitement leur conférant une bi-orientation. Leurs propriétés barrière" peuvent ainsi entre augmentées de 30 a 50 % par rapport à leur état amorphe. L'inconvénient des matières plastiques bi-orientées est qu'il n'est plus possible de les transformer ultérieurement, sauf en sachets, car elles ont subi au cours de la bi-orientatio#n * étirage maximal dans deux directions. La présente invention a pour objet un nouveau matériau complexe grtce auquel on élimine les inconvénients décrits cidessus, surtout lorsqu'on l'utilise dans une technique de thermoformage. L'invention concerne donc un matériau complexe caractérisé en ce qu'il résulte de la combinaison de trois couches de matière plastique a) une couche de polypropylène d'épaisseur comprise entre 60 et 100 microns b) un film de polyamide d'épaisseur comprise entre 60 et 80 microns c) une couche d'une matière permettant la soudabilité et comprenant un film de polyéthylène de basse densité et/ou d'ionomère. Ledit matériau complexe se trouvant, avant transformation, dans un état non orienté et amorphe, dans les couches a) et b) mais étant susceptible, par traitement thermique et mécanique en soi connu, de subir, sauf dans les zones réservées à la soudure, une bi-orientation lui permettant de devenir apte au conditionnement en particulier de produits alimentaires. Le nouveau matériau représente donc un matériau dit "tri- plex" puisqu'il est essentiellement composé de trois composants. Le premier composant est une couche de polypropylène d'épaisseur comprise entre 60 et 100 microns ; de tels films sont obtenus de façon connue par un procédé de coulée en film par filière plate ou annulaire mais dans les deux cas on refroidit brutalement le film extrudé. Quel que soit le procédé utilisé, le film de polypropylène obtenu ne présente aucune orientation et il est donc parfaitement amorphe. Le deuxième composant est constitué par un film de polyamide de type 6 ou de type 6/6. Un tel film peut être obtenu par les mêmes techniques que celles décrites précédemment et il présente le m8me état amorphe. Son épaisseur varie de 60'à 80 microns. Le troisième composant est constitùé par une couche ossu~ rant la soudabilité du complexe. Cette couche peut etre formée d'un film de polyéthgène basse densité qui peut entre modifié par des additions de monomères copolymérisables, tels que l'acétate de vinyle ou le butadiène. le troisième composant peut aussi êtn formé d'un film à base d'ionomère qui, ainsi qu'il est cnnuaest un polymère thermoplastique avec des liaisons aussi bien covalentes que ioniques et dont l'éthylène est le constituant principal. Des ions de métal, tels que le sodium, le potassium, le magnésium et le zinc entrent dans la composition des#ionomères. Un exemple d'ionomère convenable est le produit disponible sur le marché sous la dénomination "SURLYN" (fabriqué-par la Société Du Pont de Nemours). Le troisième composant peut encore être constitué par un produit co-extrudé de polyéthylène basse densité et dtionomère. Ea règle générale, ltepaisseur de la couche du composant c) est comprise entre 50 et 80 microns. Pour rendre solidaires entreelles les couches des divers composants a), b), et c) ci-dessuQ, il est avantageux de mettreen oeuvre des couches intermédiaires d'adhésifs. Pour les besoins de l'invention, les adhésifs doivent titre très résistants et on met en oeuvre de référence entre les couches un adhésif à dex cons tituant d'un type polyester-polyuréthnne. En moyenne, il convient de dé- poser entre les couches des composants a), b) et c) de 1,5 à 3 g/m2 d'une telle colle à base de polyester-polyuréthane. Selon l'invention, le film complexe à l'état non orienté et amorphe est soumis à un traitement thermique et mécanique qui lui confère, sauf dans les zones réservées à la soudure, un état de bi-orientation et le rend ainsi spécialement apte au conditionnement et à la protection de produits, tels que les produits alimentaires. Â titre d'exemple, le film complexe ayant la structure ci-dessus est saisi dans un système de pinces et soumis à un chauffage par contact ou par yonnevent infrarouge qui permet d'élever sa température jusqu'à 7150C environ.Lorsque cette tem- pérature est atteinte, on oriente le matériau à l'exception de certaines zones en le soumettant très rapidement à l'action du vide et/ou de l'air comprimé en l'appliquant contre un moule refroidi présentant la forme désirée. Le matériau complexe ainsi chauffé à basse température et formé rapidement subit une bi orientation de la matière sauf dans les zones destinées ultérieurement à la soudure. Le matériau formé obtenu présente alors des propriétés très avantageuses, tout en conservant intégralement les possibilités de soudure. Il est ainsi possible de conditionner des articles pos séant un volume important, tels que, par exemple, des produits de charcuterie comme les jambons de plusieurs kilogrammes, les blocs de fromage et autres produits similaires. Dans ce cas, on dispose l'article à conditionner dans le matériau ayant subi le formage, on assure l'étanchéité de la couche de protection en soudant les couches c) en regard qui composent le matériau ou un autre matériau intermédiaire compatible avec la couche c), au point de vue de la soudure. Ainsi qu'il est connu, on peut achever l'opération par un conditionnement sous vide. On peut encore améliorer la présentation si, après avoir emballé le produit sous vide, on fait passer l'ensemble dans un tunnel à air chaud ou bien an l'immergeant dans de l'eau portée à une température voisine de 950 . Le film de matériau complexe servant à la protection du produit tend alors, souss l'effet de l'élévation de température, à reprendre sa forme initiale, ce qui fait disparattre toutes les imperfactions de surface qui pouvaient éventuellement entre présentes. De telles irrégularités apparaissent notamment sous forme de plis car lors de l'opération d'orientation, le volume du matériau complexe tel que formé et celui du produit emballé sont légèrement différents.L'opération de finition qui vient d'être décrite permet d'éliminer ces plis. Le matériau complexe selon l'invention, bien que présenté sous forme d'un film mince, possède une excellente imperméabilité aux fluides, tels que les gaz, en particulier à la vapeur d'eau ou à l'ôxygène. Ce matériau, après formage, se trouve en effet sous une forme bi-orientée particulièrement souhaitable pour lui conférer de bonnes propriétés "barrière".En outre, la résistance mécanique du matériau complexe selon l'invention, utilise avec avantage les propriétés améliorées de ses composants a)et b) lorsque ceux-ci ont été bi-orientés. À titre d'exemple, en effet, un film de polypropylène non orienté ayant une épaisseur de 25 microns présente une étanchéité à la vapeur d'eau de 8 telle que mesurée selon la norme ASTE 96 66 procédure E à 380 C et à 90% d'humidité relative, cette valeur de 8 étant exprimée en g/m2/24h. Le même film de polypropylène, lorsqu'il est bi-orienté, présente une étanchéité seulement égale à 4 g/m2/24h. En meme temps, sa résistance mécanique mesurée selon la norme ASUE D 882 est multipliée par plus de 5, grace au traitement de bi-orientation. Pour un composant b), constitué d'un polyamide 6 ayant une épaisseur de 30 microns, la valeur d'étanchéité à la vapeur d'eau mesurée selon la même norme est de 35g/m2/24h alors qu'à l'état bi-orienté, elle n'est que de 17 g/m2/24h. Pour ce même composant b, l'étanchéité è l'oxygène mesurée selon la norme ÀSTM 14 34/58 procédure D à 2300 et vo de R#R., exprimée en cm3/m2/24h est de 40, alors qu' apis bi-orientation, cette valeur n'est que de 25 cm3/m2/24 h. Simultanément, la résistance mécanique du polyamide 6 mesurée selon la norme ASTM D 882 est multipliée par 4, lorsque la matière est bi-orientée.Il sera évident à l'homme de l'art que le nouveau complexe selon l'invention tire profit de la combinaison des propriétés avantageuses de ses composants lors# que ceux-ci sont bi-orientés. L'effet de barrière est beaucoup plus important et la résistance mécanique s'accroît parallèlement ; par contre, la soudure s'effectuant sur des zones non orientées conserve ses propriétés intrinsèques en milieu amorphe. L'invention n'est évidemment pas limitée aux indications ci-dessus qui ont surtout été données à titre illustratif pour permettre à l'homme de l'art de reconstituer l'invantion. Il est possible en effet de supprimer partiellement ou totalement les couches d'adhésifs séparant les composants a), b), c). Ces derniers peuvent alors entre rendus solidaires par extrusion conjointe des matériaux les uns sur les autres. BEVENDICBrCIONS 1. Matériau complexe caractérisé en ce qu'il résulte de la combinaison de trois couches de matière plastique : (a) une couche de polypropylene d'épaisseur comprise entre 60 et 100 microns à (b) un film de polyamide d'épaisseur comprise entre 60 et 80 microns (c) une couche dtune matière permettant la soudabilité et comprenant un film de polyéthylène de basse densité et/ou dtit nombre, ledit matériau complexe se trouvant, avant transformation, dans un état non orienté et amorphe dans les couches a) et b), mais étant susceptible , par traitement thermique et mécanique en soi connu, de subirgsauf dans les zones réservées à la soudure, une bi-orientation lui permettant de devenir apte au conditionnement, en particulier de produits alimentaires. 2. Matériau complexe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième composant b) est constitué par un film de polyamide 6 ou de type 6/6. 3. Matériau complexe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le composant c) est un film de polyéthylène basse densité modifié par des additions de monomères copolymérisables, tels que l'acétate de vinyle ou le butadiène. 4. Matériau complexe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le composant c) est un produit co-extrudé de polyéthylène basse densité et d'ionomère. 5. Matériau complexe selon l'une quelconque des reven dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche du composant c) est comprise entre 50 et 80 microns environ. 6. Matériau complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 , caractérisé en ce que les couches des composants a), b) et c) sont rendues solidaires par des couches intermédiaires d'adhésifs très résistants. 7. Matériau complexe selon la revendication 6, caraco risé en ce que l'adhésif est un produit à deux constituants du type polyester-polyuréthane. 8. Matériau complexe selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'adhésif à base de polyester-polyuréthane est déposé à raison de 1,5 à 3 g/m2 entre les couches des composants a), b) et c). 9. Application du matériau complexe selon l'une quel conque des revendications I à 8 à 1'emballage et au conditionnement en particulier de produits alimentaires, le film complexe à l'état non orienté et amorphe ayant été soumis à un traitement thermique et mécanique lui conférant un étant de bi-orientation, celle-ci étant réalisée directement sur la machine de conditionnement sauf dans les zones réservées à la soudure. 10. Application selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'après soudure du matériau complexe autour du produit à conditionner, on soumet ce dernier à une mise sous vide, après quoi on élève la températurg8e l'ensemble ce qui permet d'améliorer la présentation du film emballant le produit.