Brevet FR2504846A1 — publié le 19821105

La présente invention se rapporte particulièrement au scellement, ensemble, de matériaux compatibles en feuille de polyoléfine pour former des emballages, et en particulier des emballages o des surfaces importantes sont scellées ensemble pour former l'emballage En général, la présente invention se rapporte au contrôle de l'aptitude à l'enlèvement de matériaux en feuille thermoplastique aussi bien compatibles qu'incompatibles, par réticulation avec un rayonnement ionisant. On a trouvé qu'il était souhaitable d'emballer les aliments et autres produits nécessitant des joints hermé- tiques, dans des emballages à joints pouvant être retirés, qui comprennent essentiellement deux feuilles superposées avec le produit entre elles, ces feuilles étant scellées l'une à l'autre pour former un joint suffisamment fort pour résister à une violation et à une séparation et une fuite En même temps, il est souhaitable de permettre aux feuilles d'être séparées pour rendre l'article à l'inté- rieur de ''emballage facilement accessible avec un minimum d'effort et sans devoir couper ou déchirer l'emballage. Dans un tel emballage, une poche ou cavité est formée dans l'une des feuilles en étirant la feuille dans un moule pour la rétention du produit et l'autre feuille est utilisée comme fermeture et elle est scellée périphérique- ment autour de la cavité à une zone formant rebord relati- vement large Dans un autre de ces emballages, le produit est placé sur un organe ou feuille imperméable d'appui dans une chambre sous vide et une pellicule pouvant être mise en forme, est moulée autour du produit et est scellée à une grande surface de l'organe d'appui pour créer un emballage formant peau sous vide De tels emballages doivent protéger leur contenu contre l'intrusion de l'humidité, de l'air et d'autres agents contaminants et en conséquence, doivent être imperméables en ayant des joints effectifs pouvant cependant être facilement enlevés sans déchirer ou rompre les matériaux d'emballagece qui pourrait avoir pour résultat une destruction prématurée de l'emballage et une contamination, par inadvertance, de son contenu Par ailleurs, pour une raison de simplicité d'utilisation, il est souhaitable que l'emballage puisse être ouvert en tirant, à la main, les feuilles de pellicule au lieu de reposer sur un couteau, des ciseaux ou un patte d'ouverture pour ouvrir l'emballage En conséquence, la présente invention a pour objet un emballage pouvant être ouvert en le tirant, simplement par une force manuelle. Dans l'art antérieur, on a utilisé un certain nombre de configurations et de matériaux d'emballage afin d'obtenir un joint pouvant être facilement enlevé Dans certains cas, un matériau polymérique intermédiaire est prévu entre les feuilles pour servir d'adhésif ou d'agent d'étanchéité entre les feuilles de pellicule formant l'emballage Cependant, chaque couche de matériau qui est ajoutée aux feuilles formant l'emballage augmente le prix de celui-ci ainsi que sa difficulté de fabrication En conséquence, la présente invention a pour autre objet un emballage ne nécessitant pas l'addition d'un revêtement adhésif pouvant être enlevé entre les feuilles de pellicule. De même dans l'art antérieur, une réticulation par irradiation a été utilisée pour améliorer les propriétés de scellement des pellicules formant un emballage Par exemple, dans le brevet U S No 3 106 441 du 8 Octobre 1963 au nom de J W Harrison et autres, une irradiation de la zone du joint pour fortement améliorer sa résistance, est enseignée Dans un autre brevet, le brevet U S N O 3 022543 au nom de W G Baird et autres du 27 Février 1962, un recouvrement mince et pouvant facilement être enlevé en une pellicule irradiée et biaxialement orientée est repré- senté comme étant scellé à un récipient thermoformé et non irradié en une matière plastique relativement épaisse. Dans le brevet de Balrd et autres est également révélée une pellicule de polyéthylène irradiée et biaxialement orientée qui est scellée à ellemême Dans ces brevets selon l'art antérieur, le matériau de polyoléfine est soit irradié et biaxialement orienté ou est irradié après que le scellement final a eu lieu tandis que la présente invention a pour autre objet de procurer un emballage fait de matériaux de polyoléfine réticulés et non orientés, o les deux pellicu- les sont réticulées avant scellement mais non irradiées après, pour former ainsi un emballage ayant des joints pouvant être facilement enlevés. Ces objets et d'autres encore de la présente invention deviendront mieux apparents à la lecture de la description qui suit. Selon un aspect, la présente invention est une amélioration du procédé de scellement d'emballages construits en pellicules thermoplastiques o le joint qui est formé peut être enlevé et c'est un joint entre les surfaces de deux pellicules non orientées dont les surfaces comprennent un matériau de polyoléfine Le procédé perfectionné consiste à irradier chaque pellicule de polyoléfine d'un rayonnement ionisant à une dose minimum de l'ordre de 3 à 7,5 MR pour réticuler la pellicule; à chauffer au moins une partie de l'une des surfaces des pellicules réticulées de polyoléfine; et ensuite à presser la surface chauffée contre la surface de l'autre pellicule pour les lier ou coller l'une à l'autre Ensuite, les pellicules peuvent être facilement séparées et de préfé- rence il faut une force qui n'est pas supérieure à 3,862 N/cm linéaire; et mieux, une force qui n'est pas supérieure à environ 2,317 N/cm linéaire Selon un autre aspect, la présente invention concerne un emballage ayant un joint pouvant être enlevé qui comprend deux feuilles thermoplastiques non orientées avec un produit disposé entre elles, chacune des feuilles comprenant un matériau de polyoléfine qui est réticulé à l'équivalent d'une dose minimum de 3 MR; une partie de la surface de chaque feuille étant collée ou liée à l'autre feuille par un joint thermique continu pour enfermer le produit; et les pellicules scellées l'une à l'autre peuvent être séparées par une force ne dépassant pas 3,862 N/cm linéaire et de préférence ne dépassant pas 2,317 N/cm linéaire. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan de dessus d'un emballage du type pouvant avantageusement être scellé selon la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'emballage représenté sur la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe partielle, de façon exagérée, d'un détail montrant les surfaces scellées selon la présente invention. En considérant la figure 1, on peut y voir une vue en plan de dessus de l'emballage 1 La figure 2 montre une vue en élévation latérale de cet emballage La cavité 2 contient un produit qui peut être un produit alimentaire comme de la viande ou du fromage pour un repas pris sur le pouce ou bien cela peut être un autre produit nécessitant un scellement hermétique comme des produits médicaux ou pharmaceutiques. L'emballage 1 est formé de deux feuilles de pellicule avec la cavité 2 formée dans l'une des feuilles, qui renferme sensiblement tout le produit L'autre feuille de la pellicule couvre ou ferme l'ouverture vers la cavité 2, et les deux feuilles de pellicule sont scellées l'une à l'autre dans la zone 3 du bord Une partie des deux feuilles de pellicule n'est pas totalement scellée. afin que l'on dispose d'une zone d'une patte de serrage à proximité de la zone du joint 4, pour que les deux feuilles supérieure et inférieure de pellicule puissent être saisies entre les doigts et séparées pour ouvrir l'emballage. Sur la figure 3 est représentée une coupe partielle de l'emballage 1 o les pellicules qui forment l'emballage sont des pellicules multicouches et la pellicule formant la cavité 2 est une pellicule multicouche 5 La pellicule 6 de recouvrement ou de fermeture couvre ou ferme la cavité 2 et y enferme le produit Des segments de pellicule 7 et 8 forment les pattes de serrage afin que le joint à proximité de sa zone 4 soit facilement séparé. Dans un procédé préféré de préparation d'un emballage selon la présente invention, une feuille d'un matériau de polyoléfine irradiée non orientée comme du polyéthylène, un copolymère d'éthylène-acétate de vinyle ou un ionomère ou des pellicules multicouches comprenant l'un de ces matériaux, sont irradiées pour réticuler les matériaux de polyoléfine dans la pellicule Une dose minimum de l'ordre de 6 à 7,5 MR est nécessaire pour que la pellicule puisse être enlevée, pour du polyéthylène de faible densité et pour des pellicules contenant un ionomère comme couche de scellement, la gamme préférée est comprise entre environ 9,0 MR et environ 16,0 MR Le procédé préféré d'irradiation du matériau de polyoléfine pour obtenir une réticulation consiste à faire passer la pellicule de polyoléfine à travers le faisceau d'un accélérateur d'électrons de forte énergie, un nombre suffisamment de fois pour que la dose souhaitée sait atteinte La réticulation par irradiation est bien connue. La pièce ou feuille de pellicule o est formée la cavité, comme la pellicule 5 sur la figure 3 a de préférence une épaisseur comprise entre 0,0762 et 0, 127 mm, et la cavité est formée par ltun des procédés bien connus de therm Cormage comme la fixation d'une feuille de la pellicule sur la cavité d'un moule, le chauffage de la pellicule pour l'amollir afin qu'elle puisse être mise en forme, l'étirage de la pellicule dans la cavité du moule ou la matrice pour qu'elle se conforme à la forme de la matrice puis le démoulage de la pellicule moulée. De telles matrices auront habituellement une série d'orifices dans leurs surfaces inférieure et latérale par o du vide est formé pour aspirer la pellicule chauffée dans la matrice Dans d'autres procédés, on peut utiliser u tampon pour forcer physiquement la pellicule amollie à la chaleur dans la matrice. Après avoir formé la cavité, un produit est placé dans la cavité puis une feuille de recouvrement en polyoléfine non orientée est placée sur la cavité afin que la feuille soit superposée sur la zone des bords périphé- riques de la pièce de mise en forme La pellicule de recouvrement ou de fermeture est habituellement appliquée immédiatement avant que les deux pièces ou feuilles de pellicule, maintenant sous la forme d'un emballage partiellement complété et non scellé,soient placées dans une chambre sous vide Quand le paquet non scellé a été placé dans une chambre sous vide et que le niveau souhaité d'évacuation a été atteint, l'emballage est scellé au moyen de chaleur et de pression autour du bord périphérique de la pièce de mise en forme, c'est-à-dire dans le zone du rebord Une température pouvant atteindre 177 WC peut être utilisée et les zones du rebord seront habituellement serrées entre des bares de scellement chauffées par résistance Un temps suffisant est utilisé pour que les matériaux formant les surfaces internes face à face puissselt former un lien Pour être hermétique, le joint doit ëtre continu dans la zone des bords autour du produit ma Ls un coin ou une partie du bord des deux pellicules peut être laissé non scellé comme on peut le voir sur les figures 2 et 3 afin qu'une patte de serrage puisse être laissée pour pouvoir séparer les pellicules. Dans le cas présent, un joint sur la surface des bords est un joint se distinguant d'un joint en ligne ou par points o il y a une très forte concentration de chaleur et de pression Les joints sur les bords ou sur la surface sont des joints périphériques sur le pourtour du produit renfermé dans l'emballage. Quand le scellement est terminé, l'emballage est retiré de la chambre sous vide et il est prêt pour une distribution dans le commerce. Un autre procédé préféré pour utiliser la présente invention concerne le procédé d'emballage en peau sous vide o des articles tels que des morceaux de viande rouge et fraîche sont emballés en plaçant la viande sur une feuille non orientée et réticulée d'un matériau de polyoléfine, dans une chambre sous vide, en chauffant une seconde feuille d'un matériau de polyoléfine non orientée et réticulée, en plaçant la feuille chauffée au-dessus du produit, en évacuant la chambre puis en moulant la feuille chauffée autour du produit, et en pressant la feuille chauffée contre l'autre feuille par différence de pression d'air pour sceller les deux feuilles l'une à l'autre dans la zone continue formant rebord autour du périmètre du produit Un tel procédé est décrit dans le brevet U S No 30 009 du 29 Mai 1979 au nom de Richard R. Perdue et autres. En irradiant les pellicules entre 3 et 16 MR, on a obtenu des joints nécessitant des forces n'atteignant que 1, 931 N/cm linéaire pour les séparer. On pense théoriquement que la réticulation augmente la viscosité du matériau réticulé et qu'ainsi à l'interface du joint, l'écoulement entre les matériaux scellés ensemble diminue et qu'il se forme un joint adéquat mais non pas fort Dans l'art antérieur, des matériaux incompatibles étaient utilisés comme interface du joint, il n'y avait donc pas de mélange réel des matériaux et l'on pouvait obtenir une force relativement faible de séparation Dans la présente invention, il est surprenant de découvrir que l'on peut obtenir une faible résistance du joint quand les mêmes matériaux sont scellés l'un à l'autre sous chaleur et pression Encore plus surprenante est la découverte que l'irradiation permet de contrôler la résistance à l'écaillement ou à l'enlèvement entre des matériaux incompatibles de polyoléfine. EXEMPLE Des échantillons d'une pellicule multicouche coextrudée ayant, pour une surface externe, une couche de 0,0203 mm d'épaisseur d'un ionomère de marque "Surlyn" NI 1702 (Du Pont Corp, Wilmington, Delaware, Etats-Unis), laquelle couche était collée avec un copolymère adhésif d'éthylèneacétate de vinyle de marque "Plexar" 1139 C (Chemplex Co, Rolling Meadows, Illinois, Etats-Unis) à une couche centrale de 0,0076 mm d'un-copolymère d'acétate de vinyle-éthylène hydrolysé dont l'autre couche de surface adhérait, au moyen du Plexar 1138 C adhésif, à un copolymère d'éthylèneacétate de vinyle de marque Chemplex 3404, ont été irradiés par des électrons de forte énergie à des doses de 7,5 MR, 9,4 MR et 11,0 MR Chaque échantil- lon de la pellicule irradié plus un non irradié a été utilisé comme pièce du fond ou de mise en forme et on a utilisé une pièce supérieure utilisant le matériau irradié à 9,4 MR pour faire le joint avec tous les matériaux du fond Après avoir formé les joints avec chaleur et pression, 2 une bande de 25,4 mm a été coupée à travers la surface du joint et les extrémités de chaque bande ont été placées dans les mâchoires d'une machine d'essai Instron afin que le joint soit à peu près au centre de l'espace entre les mâchoires de serrage Un joint fort nécessitant plus de 5,793 N/cm linéaire pour se séparer a été obtenu avec le joint de la pièce de mise en forme non irradiée Un joint de résistance moyenne nécessitant environ 3,863 N/cm linéaire pour se séparer a été obtenu avec la pièce de fond à 7,5 MR Un joint facile à ouvrir nécessitant environ 2, 317 N/cm linéaire pour se séparer a été obtenu avec la pièce du fond à 9, 4 MR et un autre joint facile à ouvrir a été obtenu avec la pièce du fond à 11,0 MR nécessitant environ 1,931 N/cm linéaire pour se séparer. Dans chaque cas, les joints ont "pelé " plutôt que de se rompre, c'est-àdire que les pellicules se sont séparées sensiblement intactes ce qui est plus souhaitable parce que l'emballage peut être ouvert sans rupture ou déchirement de la pellicule dans les mains de la personne ouvrant l'emballage En se basant sur cette observation, un joint de résistance moyenne peut être obtenu avec une dose n'atteignant que 6,0 MR, pour donner un joint pouvant être séparé sans rompre la pellicule. Un joint particulièrement satisfaisant est obtenu si une surface de l'interface est en Surlyn 1702 (indice de fusion de 15) irradié à 9,0 MR et si l'autre surface est en copolymère d'éthylène-acétate de vinyle ayant 7 % d'acétate de vinyle (indice de fusion de 7) irradié à 6 MR Cela donne un joint ayant une résistance d'écaille- ment de 2,317 N/cm linéaire. L'essai ci-dessus montre les effets de l'irradia- tion sur les matériaux non orientés de polyoléfine et démontrent qu'en augmentant les doses, l'aptitude à l'écaillement ou à l'enlèvement du joint est améliorée. Cela est surprenant étant donné le fait que la réticulation est généralement considér éecomme renforçant les matériaux polymériques. Dans certaines configurations de joints pouvant être écaillés ou enlevés selon l'art antérieur, cnut Ulise desma -thermoplastiques incompatibles pour les interfaces des joints afin de former des joints, les matières thermoplastiques incompatibles étant celles qui lors d'une fusion et d'un écoulement, ne sont pas solubles les unes dans les autres mais forment une faible liaison aux interfaces de leur surface o les matériaux se sont contactés après avoir fondu sous chaleur et pression Une réticulation des matériaux dans les interfaces permet de contrôler leur écoulement à la fusion et donc la résistance de la liaison et par conséquent, la résistance à l'écaillement peut être réglée comme on le souhaite. Dans toute la présente description IR signifie "MEGARAD". R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour sceller et ouvrir des emballages construits en une pellicule thermoplastique ayant de grands rebords, caractérisé en ce qu'il consiste à former un joint facile à enlever entre les surfaces de deux pellicules non orientées dont les surfaces scellées comprennent un matériau de polyoléfine, en accomplissant les étapes de: a irradier chaque pellicule de polyoléfine au moyen d'un rayonnement ionisant à une dose minimum d'environ 3 MR pour sa réticulation; b former un emballage en scellant à chaud une partie des surfaces des pellicules réticulées de poly- oléfine avec un produit enfermé entre elles pour forcer lesdites pellicules à se lier en un joint hermétique dans la zone des bords autour du périmètre du produit; et ensuite c ouvrir ledit emballage en séparant lesdites pellicules dans la zone scellée sans rompre aucune des pellicules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pellicules de polyoléfine précitées est une couche externe dans une pellicule multicouche et en ce que l'emballage peut être ouvert en utilisant une force ne dépassant pas 3,862 N/cm linéaire. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pellicules précitées de polyoléfine sont choisies dans le groupe consistant en copolymères d'éthylène-acétate de vinyle, polyéthylène et ionomères. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape (b) précitée, l'étape de: (i) thermoformer une cavité recevant le produit dans l'une des pellicules précitées; (ii) remplir ladite cavité d'un produit: et 2504 e 46 (iii) couvrir ladite cavité rempliede l'autre pellicule. 5. Emballage ayant un joint pouvant être enlevé, caractérisé en ce qu'il comprend: a deux feuilles thermoplastiques non orientées avec un produit disposé entre elles; b chacune desdites feuilles comprenant un matériau de polyoléfine réticulé à l'équivalent d'une dose minimum de 3 MR; c une partie de la surface de chaque feuille étant collée à l'autre feuille par un joint thermique continu, périphérique et relativement large pour renfermer le produit; et d lesdites pellicules scellées l'une à l'autre pouvant être séparées par une force ne dépassant pas 3,862 N/cm linéaire. 6. Emballage selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que les matériaux précités de polyoléfine sont choisis dans le groupe consistant en copolymère d'éthylène- acétate de vinyle, polyéthylène et ionomères. 7. Emballage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les feuilles précitées sont des feuilles d'une pellicule multicouche et en ce que les couches de surface qui sont scellées l'une à l'autre comprennent un matériau de polyoléfine. 8. Emballage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est formé par une technique d'emballage en peau qui presse une feuille chauffée contre l'autre en utilisant la différence de pressson d'air.