Brevet FR2490192A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne dans son ensemble la technique de l'emballage et elle a plus particulièrement trait à des films plastiques transparents ou translucides qui sont utiles comme moyens d'emballage. Il est bien connu que diverses membranes en poly- oléfine peuvent être étirées dans un état proche de la fusion, puis refroidies rapidement pour qu'elles restent sous contrainte; il a été possible par ce procédé de prô- duire des films qui peuvent être adaptés par contraction sur divers articles. Dans l'opération d'emballage, de la chaleur modérée est ordinairement appliquée pour libérer une portion de la contrainte emmagasinée dans le film et cela a, à son tour, pour effet de réduire la surface du film, en provoquant le retrait, tout en élevant l'épaisseur ou la section transversale du film. Des articles divers allant depuis des pommes jusqu'à des éléments de serrurerie pour le bâtiment ont été emballés de cette manière. Toute- fois, ces films rétractables présentent des inconvénients bien connus. Par exemple, l'exposition à une chaleur ex- cessive produit une relaxation totale de la contrainte interne et il en résulte des défauts d'emballage. Un fait encore plus important est que la quantité de force de con- traction qui est disponible par unité d'aire de section transversale du film rétractable est sévèrement limitée par la résistance à l'état fondu et le poids spécifique des résines utilisées. La Demanderesse a découvert qu'il était possible de remédier à de nombreux inconvénients d'un emballage par film rétractable par la conception spéciale d'un film en matière plastique qui est appliqué aux articles à emballer dans un état fortement étiré. L'effort mécanique d'étirage est ensuite relâché, ce qui permet au film de reprendre une position correspondant à sa force et à sa forme avant l'étirage, comme résultat de propriétés élastiques, plutôt que d'une mémoire plastique. Conformément à la présente invention, on choisit un homopolymère polyoléfinique qui présente un indice de relaxation en contrainte, mesuré à % de déformation, d'au moins environ 2,1 MPa après 72 heures de déformation, une densité d'environ 0,918 à environ 0,923 et un indice de fusion d'environ 0,2 à envi- ron 0,75. Aux fins du présent mémoire, il y a lieu de remarquer que l'indice de relaxation en contrainte carac- térise la résistance du matériau au "fluage" ou à la "relaxation" lorsqu'il est étiré ou déformé dans une mesure prédéterminée sous l'action d'une force prédéterminée pen- dant une période prédéterminée. Ce polymère est ensuite traité tant à l'état fondu qu'à l'état solide de manière à établir un degré choisi d'orientation des propriétés physiques dans le film produit, comme déterminé, respec- tivement,par le taux de soufflage et le taux d'étirage d'une opération de production d'un film soufflé. Un tube court de ce film est ensuite étiré à l'état ambiant pour recevoir deux ou plusieurs articles à emballer. Le film étiré selon l'invention possède une plus grande force de contraction autour des articles emballés qu'un film rétracté et il élimine le coût des tunnels chauf- fants nécessaires dans une installation d'emballage sous films rétractables. En conséquence, le but général de la présente invention est de proposer un manchon polymérique nouveau et perfectionné destiné à être utilisé dans des opérations d'emballage. Le manchon polymérique envisagé par la présente invention est particulièrement utile pour réunir ou embal- ler, par exemple,deux ou plus de deux bouteilles contenant de la boisson, moulées par soufflage; et la circonférence non étirée du tube ou manchon est choisie de manière qu'elle soit sensiblement inférieure à la circonférence effective de l'ensemble de bouteilles qui doit être entouré. De plus, le film tubulaire de la présente invention est appliqué aux articles à emballer dans un état fortement étiré, de l'ordre d'environ 2 à environ 50 % de son état relaxé, mais non au-delà des limites élastiques du matériau. L'emballage sous film étiré, tel que pratiqué au moyen du manchon de l'invention, est généralement moins coûteux qu'une opération comparable d'emballage sous film rétractable, parce qu'un effort mécanique peu coûteux est utilisé pour étirer le manchon de l'invention, tandis qu'une énergie thermique coûteuse est nécessaire dans une opération por- tant sur un film rétractable. Le matériau.de départ pour réaliser le manchon de film selon la présente invention, est une résine poly- oléfinique telle qu'un polyéthylène ou un polypropylène; une matière pure ou homopolymérique est nécessaire, par opposition à un mélange ou à une matière copolymérique, bien que l'inclusion d'additifs améliorant les propriétés soit envisagée. Des substances telles que des copolymères éthylène-acétate de vinyle, éthylène-acrylate de méthyle et éthylèneacrylate d'éthyle sont couramment incorporées à des résines polyoléfiniques pour en améliorer la flexi- bilité et la ténacité. Toutefois, la Demanderesse a décou- vert que de tels mélanges étaient inutiles pour de tels emballages sous film étiré, parce que des films produits à partir de ces résines formulées présentent un faible module d'élasticité et une mauvaise résistance au fluage ou un faible indice de relaxation en contrainte. Il en résulte que la force de serrage ou de contraction que présentent des films de ces mélanges de polymères se dé- tériore avec une rapidité relative au cours du temps, con- duisant à une très forte proportion de ruptures des em- ballages. Une résine remarquablement appropriée pour la mise en oeuvre de la présente invention est le produit appelé Bakelite DFDA-0561 Natural 7 de la firme Union Carbide Corporation, qui est largement utilisé dans la production de sacs robustes d'expédition. On incorpore avantageusement un additif de glis- sement à la résine homopolymérique utilisée dans la mise en oeuvre de la présente invention pour faciliter l'adapta- tion du manchon de film étiré sur des objets linéaires dans des emballages en bouquet. Par exemple, un ester de gly- céryle de l'acide érucique, dérivé de l'huile de colza, ou l'oléamide ou l'érucimide ou leurs équivalents, peuvent être ajoutés au moment de la granulation de la résine. Cette matière émigre à la surface pendant la transformation de la résine en un film et elle y produit un effet lubrifiant. Des anti-oxydants et des agents anti-adhérents peuvent aussi être incorporés avantageusement à la résine. Pour que le manchon produit puisse fonctionner efficacement comme élément d'emballage dans une opération d'emballage sous film étirable, la résine de polyoléfine sensiblement homopolymérique est choisie de telle manière qu'elle ait une densité d'environ 0,918 à environ 0,923, les valeurs à l'extrémité élevée de la plage étant géné- ralement préférables. En outre, la résine choisie a un indice de fusion d'environ 0,2 à environ 0,75, les valeurs se situant à l'extrémité inférieure de cette plage étant préférables. Comme cela est bien connu, l'indice de fusion d'une résine est une mesure de son poids moléculaire et l'indice de fusion, conjointement avec la densité, cons- titue une mesure du module d'élasticité et aussi de la résistance au fluage d'un film. Les résines choisies con- formément à l'invention ont généralement un haut module d'élasticité et d'autres propriétés qui conviennent à un élément d'emballage consistant en un film étirable. L'orientation moléculaire dans le film de matière plastique et, par conséquent, le degré d'isotropisme consti- tuent des facteurs importants pour le succès de l'utilisa- tion de l'élément d'emballage tubulaire de l'invention dans une opération d'emballage sous. film étirable. Une indica- tion correcte du degré d'orientation moléculaire qui con- vient à la mise en oeuvre de la présente invention est donnée par la résistance à la traction; la matière cons- tituant le film de l'invention présente une résistance à la traction, mesurée dans la direction transversale, qui est égale ou supérieure à la résistance à la traction mesurée dans la direction de la machine. Le degré désiré d'orientation moléculaire est obtenu par traitement de la résine choisie dans une opéra- tion de production d'un film par soufflage dans laquelle on traite la matière constituant le film en utilisant un rapport de soufflage d'environ 1,9:1 à environ 3:1 et en utilisant un rapport d'étirage n'excédant pas environ 7, de préférence environ 5. Le choix convenable du rapport de soufflage est important parce que, lorsque la résine plastique fondue passe dans la filière d'extrusion, les chaînes moléculaires sont orientées préférentiellement dans la direction de l.a machine dans laquelle la matière est en cours d'extrusion. Des rapports de soufflage sensi- blement inférieurs à 2:1 ne produisent pas le degré désiré d'orientation et des rapports de soufflage supérieurs à environ 4 produisent un film d'instabilité inacceptable. Le rapport d'étirage doit être en relation convenable avec le rapport de soufflage parce qu'un étirage excessif tend à rétablir l'orientation moléculaire. Le degré désiré de relation entre les deux facteurs, rapport de soufflage et rapport d'étirage, est dénoté par une épaisseur de la matière constituant le film d'environ 25 à environ 57 gm. Un dernier paramètre d'utilité de films tubulai- res destinés à être utilisés comme éléments d'emballage sous film étiré est l'indice de relaxation en contrainte, et des matières en film ayant un indice de relaxation en contrainte, mesuré avec une déformation de 30 %, d'au moins environ 2,1 MPa en une période de 72 heures, assure les durées désirées de persistance de l'emballage. 2490t92 REVENDICATIONS 1. Elément d'emballage destiné à être utilisé dans un emballage sous film étirable, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon formé d'une matière en film polyoléfinique'sensiblement homopolymérique ayant une den- sité d'environ 0,918 à environ 0,923, un indice de fusion d'environ 0,2 à environ 0,75 et un indice de relaxation en contrainte, mesuré avec une déformation de 30 %, d'au moins environ 2,1 mPa après une période de 72 heures. 2. Elément d'emballage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de film a une épais- seur de matière d'environ 25 à environ 57 micromètres. 3. Elément d'emballage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau du film consiste en polyéthylène. 4. Elément d'emballage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de film a une résis- tance à la traction, mesurée dans la direction transver- sale, qui est égale ou supérieure à la résistance à la traction mesurée dans la direction de la machine. 5. Elément d'emballage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon est une matière en film soufflée. 6. Elément d'emballage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau constituant le film est traité en utilisant un rapport de soufflage d'environ 1,9:1 à environ 3:1. 7. Elément d'emballage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau constituant le film est traité en utilisant un rapport d'étirage n'excédant pas environ 7.