Brevet FR2450205A1 — publié le 19800926

La présente invention concerne un sac fait en un matériau pelliculaire thermoplastique stratifié, qui est destiné à être utilisé pour l'emballage alimentaire par thermocontraction. Les exigences actuelles du commerce alimentaire de détail portent sur une meilleure conservation en magasin des denrées périssables. On peut améliorer la durée de conservation en magasin de nombreux produits alimentaires par la pasteurisation ou la stérilisation. Par exemple, lorsqu'on pasteurise du jambon cuit à 950C pendant 1 h, sa durée de conservation en magasin à une température comprise entre O et 50C double et passe de 3 semaines à 6 semaines Le meilleur moyen d'emballer des denrées périssables consiste à les placer dans une pellicule stratifiée de matériaux thermoplastiques. On utilise normalement un sac fait en une pellicule thermocontractable, car on peut enfermer hermétiquement le produit alimentaire dans le sac et faire se contracter le sac autour du produit alimentaire de façon que sa forme s'adapte étroitement à celle du produit alimentaire. Ceci donne à l'emballage un aspect agréable pour le consommateur. I1 serait souhaitable de pasteuriser ou de stériliser le produit alimentaire dans le sac, après sa fermeture hermétique, pour des raisons d'hygiène et de commodité. Malheureusement, il apparaît une difficulté du fait que les pellicules stratifiées thermocontractables classiques qui se contractent de la façon voulue et constitue une barrière efficace vis-à-vis de la pénétration de l'oxygène dans le sac ne présentent pas la résistance thermique qui conviendrait. Ainsi, même s'ils peuvent supporter pendant quelques secondes l'échauffement qui produit la contraction, un échauffement prolongé amène fréquemment une séparation des couches constituant le matériau pelliculaire ou une rupture des joints hermétiques formée par application de chaleur.Certains fabricants de produits alimentaires ont fait appel à des pellicules non thermocontractables contenant une couche d'aluminium en feuille, mais ceci donne un emballage dont l'aspect ntest pas attirant. La demanderesse a découvert qu'une structure stratifiée obtenue par la combinaison de certaines pellicules thermoplastiques, qui sont définies ci-après, pouvait satisfaire aux trois conditions suivantes elle se contracte à la chaleur de façon voulue, elle oppose une barrière efficace à la pénétration de l'oxygène et elle peut supporter des traitements thermiques dans des milieux où règnent des températures pouvant atteindre 1200C. Ce stratifié comprend (est formé de, ou comporte) les couches indiquées ci-après dans l'ordre suivant - une première couche comprenant un polymère irradié orienté d'éthylène qui est le polyéthylène ou un copolymère d'éthylène avec jusqu'à 5% en poids de motifs acétate de vinyle ou jusqu'à 3% en poids de motifs propylène; - une deuxième couche, s'opposant à la pénétration d'oxygène, comprenant un polymère de chlorure de vinylidène;; et - une troisième couche comprenant un polymère irradié orienté d'éthylène qui est le polyéthylène ou un copolymère d'éthylène avec jusqu'à 5% en poids de motifs acétate de vinyle ou jusqu'à 3% en poids de motifs propylène. De préférence, on donne aux pellicules stratifiées la forme de sacs, prêts à recevoir un produit alimentaire ou un autre article ou substance nécessitant un traitement thermique. ta demanderesse a obtenu des résultats particulièrement bons avec un sac du type "scellé latéralement". Dans cette structure, on forme le sac en pliant transversalement la structure stratifiée, à savoir dans une direction sensiblement parallèle à son caté le plus court, et on soude chaque couple de bords longitudinaux ainsi plié. Le sac résultant présente un fond formé par pliage, une ouverture à sa partie supérieure, et des catés scellés ou soudés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation illustré par les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 montre en plan une structure stratifiée de sac à souder latéralement, avant pliage; et - la figure 2 est une vue en plan schématique de la structure stratifiée de la figure 1 > après pliage transversal suivant le trait interrompu 5 de la figure 1. La figure 1 montre une structure stratifiée rectangulaire possédant des bords transversaux 1 et 3 et des bords longitudinaux 2 et 4 qui sont prêts à être pliés suivant la ligne 5 en trait interrompu qui passe approximativement par l'axe central de la pellicule. La figure 2 montre le sac une fois plié dont les bords longitudinaux 2, 2' et 4, 4' venus au voisinage l'un de l'autre du fait du pliage sont prêts à être soudés de façon que le bord 2 soit lié au bord 2' et le bord 4 au bord 4'. Les bords transversaux 1 et 3 peuvent être alignés, comme cela est montré sur la figure, ou bien l'un dleux peut dépasser par rapport à l'autre pour former un rebord au sac. La structure stratifiée peut naturellement recevoir la forme d'un sac ou d'une enveloppe par d'autres moyens, par exemple par un pliage effectué suivant un axe longitudinal central amenant l'alignement des bords 4 et 2, suivi d'un soudage des bords 4 et 2, le bord inférieur transversal 1, qui est replié sur lui-même, étant soudé sur lui-même pour former le fond du sac. Il est également possible de donner à la structure stratifiée la forme d'un tube par soudage longitudinal à recouvrement, le tube étant ensuite découpé en longueurs appropriées, puis agrafé ou soudé. Le matériau préféré pour la première couche de la structure stratifiée consiste en ou comprend du polyéthylène irradié orienté. De préférence, le polyéthylène irradié a une masse spécifique de 0,91 3 3 à 0,97 g/cm , plus spécialement une valeur d'environ 0 > 93 g/cm . Ces pel- licules en polyéthylène irradié sont connues dans la technique. Le procédé d'irradiation de la pellicule de polyéthylène, ordinairement au moyen d'électrons très énergétiques,qui permet de produire cette pellicule est également connu dans la technique. Le polymère d'éthylène irradié est "orienté". Ceci signifie que les molécules du polymère d'éthylène ont été soumises à un effort suffisant pour rendre la pellicule thermocontractable. Ceci peut être réalisé par un chauffage et un étirage de la pellicule, suivis d'un refroidissement rapide destiné à "faire prendre" l'effort ou la contrainte exercé les molécules. Lorsque la pellicule est de nouveau soumise à un échauffement, les molécules se relâchent, ce qui amène la pellicule à se contracter. De façon générale, une contraction d'au moins 5% à 96"C est considérée comme la preuve d'une orientation appropriée. La première couche de la pellicule peut naturellement être modifiée par mélange d'autres matériaux polymères avec le polymère d'éthylène et irradiation et orientation de la pellicule obtenue. De tels matériaux polymères supplémentaires peuvent être souhaitables pour modifier les caractéristiques de soudage, améliorer l'adhésion de la première couche à la couche d'arrêt d'oxygène, etc. La première couche peut être incolore ou pigmentée. Son épaisseur est normalement comprise entre 19 et 38 microns, de préférentre 25 microns. On prépare de préférence la structure stratifiée selon l'invention par collage des couches entre elles. A cet effet, il est ordinairement nécessaire d'utiliser des couches d"'ancrage" intermédiaires ou d'autres couches adhésives. Les adhésif appropriés sont hier connus de l'homme de l'art. La couche d'arrêt d'oxygène, c'est-à-dire la couche s'opposant à la pénétration d'oxygène, est faite de préférence d'un polymère de chlorure de vinylidène non orienté. Ces polymères sont connus dans la technique et comprennent normalement de 50 à 95% en poids de chlorure de vinylidène et de 50 à 5% en poids d'un comonomère, en particulier d'acrylonitrile, d'un ester acrylique ou, éventuellement, de chlorure de vinyle. Puisque l'extrusion à l'état fondu de polymère de chlorure de vinylidène pose divers problèmes techniques, la demanderesse préfère l'appliquer sous forme de dispersion ou de solution. Une dispersion aqueuse est préférée. I1 n'est nécessaire d'appliquer qu'une mince couche, dont l'épaisseur atteint par exemple 6 microns.En règlé générale, l'épaisseur doit être suffisante pour former une barrière vis-à-vis de 3 2 l'oxygène correspondant à un coefficient inférieur à 40 cm par m et par 24 h pour un emballage final maintenu à 230C. La couche d'arrêt d'oxygène peut contenir des additifs destinés à favoriser son adhésion. On peut employer un polymère de chlorure de vinylidène sans couche d"accrochage". La troisième couche présente la même définition que la première et peut être formée de matériaux polymères identiques, sous une même épaisseur. Le rapport de l'épaisseur totale des couches de polymère d'éthylène orienté, lesquelles présentent de préférence la même épaisseur, a celle de la couche d'arrêt d'oxygène vaut ordinairement au moins 7:1, de préférence de 7:1 à 25:1 et, notamment, de 8:1 à 12:1. Les stratifiés peuvent être imprimés sur la -pellicule de polymère d'éthylène irradié par impression ordinaire. ou impression intermédiaire. Si on le désire, on peut introduire des pigments dans n'importe laquelle des couches. Les opérations de pliage et de soudage des côtés peuvent être réalisées sur une machine d'emballage classique. Différents dispositifs de soudage par application de chaleur peuvent être employés. Les sacs sont empilés l'un sur l'autre, si on le désire sur un dispositif distributeur, et peuvent être séparés par des zones prédécoupées ou bien réunis ensemble par une bande adhésive continue. tes sacs peuvent être remplis (chargés) de toute manière classique. Pour l'emballage de produits alimentaires, on évacue d'abord l'air des sacs, par exemple au moyen d'un dispositif à chambre d'aspiration ou à tuyère. On peut fermer l'ouverture du sac par soudage à chaud ou au moyen d'une agrafe. L'invention contient notamment un procédé de fabrication de sac soudé latéralement, le procédé se distinguant en ce qu'on revêt une première pellicule de polymère d'éthylène irradié orienté au moyen d'une solution ou d'une dispersion du polymère de chlorure de vinylidène, que l'on laisse sécher pour former la couche d'arrêt d'oxygène, une deuxième couche de polymère d'éthylène irradié étant réunie par adhésion à la couche d'arrêt d'oxygène, puis la structure stratifiée étant pliée et soudée, de la manière indiquée ci-dessus en relation avec le soudage des crêtés, afin de former le sac. La demanderesse a découvert que les sacs selon l'invention supportaient ordinairement un traitement thermique appliqué à 800C pendant une durée pouvant atteindre 2 h ou à 1200C pendant une durée pouvant atteindre 15 min. I1 s'agit des températures du milieu dans lequel les sacs sont immergés. La température de la surface du sac est inférieure à ces valeurs, et la température du produit alimentaire contenu par le sac est encore plus basse. Par exemple, par un chauffage dans l'eau à 95"C pendant 2 h, on obtient une température superficielle de 920C. Par un chauffage en autoclave pendant 10 min à 1200C, on obtient une température superficielle de 1020C, tandis qu'un jambon se trouvant dans le sac a, dans sa partie centrale, une température de 570C. De façon générale, une température superficielle du sac comprise entre 75 et 120 C peut être tolérée au cours du processus de traitement thermique. La demanderesse a proposé ci-avant d'utiliser la structure pelliculaire stratifiée définie ci-dessus selon deux types de processus. Dans un premier processus, un produit alimentaire est emballé dans un tube de la structure stratifiée selon l'invention de manière à prendre une forme de boudin et est cuit dans le boudin ainsi formé. Le boudin est alors refroidi, ce qui amène le produit alimentaire à se contracter. Le boudin subit alors un nouvel échauffement entraînant la thermocontraction de la pellicule autour du produit alimentaire, de sorte que l'on obtient un article emballé sous un aspect plaisant, qui a été cuit dans son emballage en forme de boudin. Dans le second processus, le produit alimentaire est pasteurisé dans un four de pasteurisation, le tube reçoit le produit alimentaire déjà pasteurisé afin de former un emballage en forme de boudin, puis le boudin est refroidi pour subir ensuite une thermocontraction de la façon indiquée précédemment. L'invention autorise des processus dans lesquels le produit alimentaire est pasteurisé à l'intérieur du sac, ce processsus s'appliquant ordinairement à des produits alimentaires déjà cuits. De préférence, on utilise un sac du type scellé latéralement. L'invention permet spécialement un procédé de fabrication d'emballage alimentaire à durée de conservation en magasin accrue par traitement thermique, le procédé se distinguant en ce qu'on insère le produit alimentaire dans un sac à structure stratifiée formé des trois couches définies ci-dessus, on évacue l'air du sac, puis on ferme le sac et on le chauffe dans un milieu, par exemple de l'eau chaude ou de l'air, à une température de 80 à 1200C, afin de pasteuriser ou de stériliser le produit alimentaire qu'il contient, le sac se contractant autour du produit alimentaire au cours de la même opération de chauffage ou au cours d'une opération de chauffage distincte. L'invention permet également un procédé de fabrication d'emballage de produit alimentaire à durée de conservation accrue, par traitement thermique, le procédé se distinguant en ce qu'on insère le produit alimentaire dans un sac scellé latéralement selon l'invention, On évacue l'air du sac,puis on ferme le sac et on le chauffe dans un milieu à une température pouvant atteindre 1200C, de préférence comprise entre 80 et 1200C, afin de cuire,de pasteuriser et, ou bien, de stériliser le produit alimentaire dans le sac, le sac étant contracté autour du produit alimentaire au cours de la même opération de chauffage ou d'une opération de chauffage différente. Le traitement thermique du produit alimentaire peut être effectué avant ou après l'opération de thermocontraction, ou bien en même temps. De préférence, il est effectué avant la thermocontraction, bien qu'un certain degré de thermocontraction se produise probablement pendant ce traitement athermique, puis, par chauffage à une température supérieure, on réalise ordinairement une autre thermocontraction. L'opération de thermocontraction peut être réalisée sans refroidissement intermédia ire entre le traitement thermique et la thermocontraction. La fermeture de l'ouverture du sac est réalisée de préférence par agrafage ou par soudage à chaud, l'agrafage étant préféré lorsqu'il améliore la présentation de l'emballage eu égard à la forme du produit. Les couches de polymère d'éthylène sont de préférence orientées suivant deux axes afin de permettre une thermocontraction biaxiale. Cette opération de thermocontraction peut être réalisée dans n'importe quel milieu approprié, par exemple de l'eau ou de l'air, d'une manière connue dans la technique. L'exemple suivant illustre l'inx2ntion. EXEMPLE On prépare une structure stratifiée foliée des couches suivantes A. Une pellicule de polyéthylène irradié qui a été orientée pour acquérir des propriétés de thermocontractibilité, d'une épaisseur de 25 microns. B. Une couche d'ancrage "Adcote 376" (Morton-Williams) appliquée de 2 manière à produire un revêtement d'un poids sec de-0,5 g/m C. Une couche d'arrêt d'oxygène faite en un polymère de chlorure de vinylidène "Diofan D" (B.A.S.F.) appliquée de façon à produire un revê 2 tement d'un poids sec de 5,5 g/m D. Une couche d'un adhésif "U.K. 3600" (Henkel) appliquée de façon à pro 2 duire un revêtement d'un poids sec de 3,0 g/m E. Une autre pellicule de polyéthylène irradié orienté, identique à la pellicule A. On fabrique le stratifié de la manière suivante. On revêt la pellicule A de la couche d'ancrage, que l'on laisse sécher. La couche d'ancrage est appliquée à partir d'une solution de 12,3% en poids de solides dans un solvant organique. On applique la couche C de polymère de chlorure de vinylidène, sous la forme d'une dispersion aqueuse contenant environ 55% en poids d'eaux et on laisse sécher. On applique ensuite un revêtement adhésif afin de former la couche D, puis on recouvre la couche adhésive de la deuxième pellicule E de polyéthylène irradié orienté. L'épaisseur totale du stratifié est d'environ 57 microns. On fabrique des enveloppes de ce stratifié en pliant des longueurs appropriées de celui-ci suivant un axe transversal approximativement central, qui aligne approximativement sur elle-même la pellicule pliée de façon que ses bords longitudinaux repliés coincident, puis on soude par application de chaleur la pellicule au niveau ou au voisinage de ses bords longitudinaux afin de former des sacs du type "soudés latéralement". C'est le procédé illustré sur les dessins annexés. On utilise des barres de soudage à chaud classiques. Puisque la pellicule définie ci-dessus est symétrique en ce qui concerne ses couches importantes, à savoir les couches A, C et E, on peut la plier de n'importe quel cté, à savoir par-dessus ou par-dessous. On remplit les sacs de denrées périssables, par exemple du jambon cuit, des saucisses et des plats cuisinés, on réduit la pression à environ 20 mm Hg et on ferme par soudage à chaud. Trente sacs contenant du jambon cuit ont alors été soumis à une pasteurisation pendant 120 min dans un bain d'eau à 90"C. On les a ensuite laissé refroidir, puis on a effectué une thermocontraction à 98"C pendant 15 s. Tous les soudages ont supporté la pasteurisation et aucune séparation de couche, ou délamination, n'a été observée sur la pellicule La description précédente établit clairement que les sacs selon l'invention donnent toute satisfaction pour la pasteurisation de denrées alimentaires à l'intérieur même des sacs. Bien entendu, l'homme de l'art peut apporter, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications au sac et à ses procédés de fabrication qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Sac en matériau pelliculaire thermoplastique stratifié destiné à ltemballage de produits alimentaires par thermocontraction, le traitement thermique des produits alimentaires étant effectué dans le sac, le sac étant caractérisé en ce qu'il est formé d'une structure stratifiée repliée transversalement et dont chaque couple de côtés longitudinaux pliés est soudé à lui-même, et en ce que ladite structure stratifiée comprend, dans l'ordre, une première couche comprenant un polymère irradié orienté d'éthylène qui est le polyéthylène ou un copolymère d'éthylène avec jusqu'à 5% en poids de motifs acétate de vinyle ou jusqu'à 3% en poids de motifs propylène, une deuxième couche, s'opposant à la pénétration de l'oxygène, qui comprend un polymère de chlorure de vinylidène, et une troisième couche comprenant un polymère irradié orienté d'éthylène qui est le polyéthylène ou un copolymère d'éthylène avec jusqu'à 5% en poids de motifs acétate de vinyle ou jusqu'à 3% en poids de motifs propylène. 2 - Sac selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère de chlorure de vinylidène n'est pas orienté 3 - Sac selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les couches de polymère d'éthylène orienté ont sensiblement la même épaisseur et sont, avec la couche s'opposant à la pénétration d'oxygène, ou couche d'arrêt d'oxygène, dans un rapport d'épaisseur d'au moins 7:1. 4 - Sac selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les couches sont réunies entre elles par des couches adhésives intermédiaires. 5 - Procédé de fabrication du sac défini dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'on revêt une première pellicule de polymère d'éthylène irradié orienté au moyen d'une solution ou d'une dispersion du polymère de chlorure de vinylidène, que l'on laisse sécher, afin de former la couche d'arrêt d'oxygène, et en ce qu'on réunit par adhésion une seconde couche de polymère d'éthylène irradié orienté à la couche d'arrêt d'oxygène, la structure stratifiée ainsi obtenue étant pliée et soudée de la façon indiquée dans la revendication 1, pour former le sac. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première pellicule de polymère d'éthylène irradié orienté reçoit une couche d'ancrage avant de recevoir son revêtement, en ce que le revêtement de polymère de chlorure de vinylidène est appliqué à partir d'une dispersion aqueuse, en ce que la seconde pellicule de polymère d'éthylène irradié orienté est réunie à la couche d'arrêt d'oxygène par application d'une couche adhésive à l'une ou l'autre, ou aux deux, et en ce que les bords longitudinaux sont soudés l'un à l'autre par application de chaleur. 7 - Procédé de fabrication d'un emballage de produit alimentaire à durée de conservation en magasin accrue,par application d'un traitement thermique au produit alimentaire, le procédé étant caractérisé en ce qu'on insère le produit alimentaire dans un sac formé d'une structure stratifiée comprenant les couches définies dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, on évacue l'air du sac, puis on ferme le sac et on le chauffe dans un milieu se trouvant à une température comprise entre 80 et 1200C, afin de pasteuriser ou de stériliser le produit alimentaire qu'il contient, la thermocontraction du sac autour du produit alimentaire étant effectuée au cours de la même opération de chauffage ou d'une opération de chauffage distincte. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en oe qu'on insère dans le sac un produit alimentaire précuit. 9 - Procédé de fabrication d'un emballage de produit alimentaire à durée de conservation en magasin accrue par application d'un traitement thermique au produit alimentaire, le procédé étant caractérisé en ce qu'on insère le produit alimentaire dans un sac tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, on évacue l'air du sac, puis on ferme le sac et on le chauffe dans un milieu se trouvant à une température pouvant atteindre 1200C afin de cuire, de pasteuriser et, ou bien, de stériliser le produit alimentaire dans le sac, la thermocontraction du sac autour du produit alimentaire étant réalisée au cours de la même opération de chauffage ou au cours d'une opération de chauffage différente. 10 - Procédé selon la revendication 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'on soumet le sac à l'opération d'échauffement correspondant au traitement indiqué du produit alimentaire après quoi on le chauffe à une température supérieure entraînant la thermocontraction sans refroidissement intermédiaire.