Brevet FR2656346A1 — publié le 19910628

-1 FEUILLE SOUPLE, RESISTANT A LA DECHIRURE ET L'ECLATEMENT, PEU ABSORBANTE AUX LIQUIDES ET A POROSITE CONTROLEE. La présente invention concerne une feuille souple utilisable notamment pour des emballages stérilisables. On connait déjà des feuilles souples qui sont utilisées pour former des emballages par exemple pour des matériels chirurgicaux, sondes, scalpels, pinces, et tous matériels utilisables par des médecins et/ou chirurgiens. Ces feuilles souples doivent présenter simultanément et obligatoirement plusieurs propriétés. Une première propriété est que la feuille doit être souple pour pouvoir former des sachets dans lesquels on introduit des objets de formes et tailles variées. Une deuxième propriété est que la feuille doit être résistante à la déchirure ainsi qu'à l'éclatement En effet, elle est destinée à contenir des objets qui peuvent être lourds et contondants ou pointus De plus elle est destinée sous la forme de sachet, lors de la stérilisation par des gaz par exemple oxyde d'éthylène, à être soumise à une pression lors de l'injection des gaz et une forte dépression postérieure lors de l'évacuation des gaz, qui doit être complète. Une troisième propriété est que la feuille doit être peu absorbante notamment vis-à-vis de l'eau, de façon que l'eau ou autres produits:liquides ne pénètre pas à travers le sachet formé par la feuille, de l'extérieur vers l'intérieur, en Venant souiller l'objet emballé, dans le sachet. Une quatrième propriété est que la feuille doit être perméable aux gaz En effet, lorsqu'on a introduit l'objet dans le sachet, puis que l'on a scellé celui-ci, on soumet l'ensemble à l'action de gaz stérilisants et/ou de rayons ioniques stérilisants Cependant la permabilité doit être suffisamment faible pour que les bactéries ou autres micro-organismes ne pénètrent pas à l'intérieur du sachet. On connaît déjà des feuilles utilisables notamment pour former des emballages de matériels chirurgicaux, qui sont constitués de papiers obtenus par voie humide par égouttage d'une suspension -aqueuse de fibres de cellulose sur une grille (procédé Foudrinier) puis séchage de la feuille. De telles feuilles de papier sont vendues à des fabricants de sachets ou d'emballages stérilisables qui forment le sachet en disposant' une couche de laque qui assure la liaison entre-les bords de la feuille et un film transparent. D'autres transformateurs appliquent une laque thermoscellable, en milieu aqueux ou solvant, de manière à préserver une certaine perméabilité aux gaz du papier Les sacs ou pochettes sont ensuite réalisés par thermoscellage avec des films plastiques. Un inconvénient de ces papiers est qu'ils sont en général peu souples et moyennement résistants à la déchirure et l'éclatement. Ces papiers sont peu absorbants de l'eau ou autres liquides du fait qu'on introduit lors de leur fabrication, soit dans la suspension aqueuse, soit par traitement en surface, un agent de collage, par exemple neutre, du genre cétène dimère qui diminue l'absorption de l'eau par la feuille. Dans la technique antérieure, on a donc essayé d'améliorer la résistance physique de la feuille et plus particulièrement sa résistance à la déchirure et à l'éclatement A cet effet, on a pensé à augmenter la liaison entre les fibres cellulosiques On a pour cela introduit un liant du type alcool polyvinylique par couchage de la feuille avec une composition contenant cet alcool polyvinylique Mais un inconvénient de ce papier pour stérilisation résistant mécaniquement est que l'introduction du liant donne un aspect peu esthétique à l'emballage final du fait de l'existence de plis car l'emballage n'épouse alors pas convenablement la forme des objets emballés. On connaît aussi des feuilles de papier qui sont rendues plus résistantes à la déchirure et à l'éclatement par introduction en masse et/ou en surface de latex de polymères, par exemple acryliques Le manque de souplesse de la feuille de papier peut conduire à l'ouverture des scellages lors de la manipulation des emballages finis Ces feuilles sont fabriquées et vendues par la société KIMBERLY CLARK Ces feuilles sont souples et ont un toucher plastique Cependant, leur fabrication est difficile et coûteuse et donne un papier non homogène dans ses caracté- ristiques De plus, ce papier est relativement permanent et beaucoup moins biodégradable qu'un papier habituel Ces papiers sont peu barrière à l'eau, car peu collés. On connaît également des feuilles de papier qui sont traitées en presse encolleuse par du sorbitol pour les rendre souples Le problème posé par ces feuilles est que la résistance à la déchirure et à l'éclatement est relativement faible et que l'obtention du collage est difficile. On a par ailleurs fabriqué des feuilles du type non tissé à sec, c'est-àdire que l'on fabrique un matelas de fibres synthétiques, par exemple de polyéthylène, que l'on lie ensemble, à chaud Ces feuilles sont fabriquées par la société DU PONT DE NEMOURS et vendues sous le nom de TYVEK R Ces feuilles sont résistantes à la déchirure et à l'éclatement De plus, elles sont souples. Cependant, un inconvénient majeur de ces feuilles est que leur épair est très hétérogène, c'est-à-dire que la répartition des fibres par unité de surface est irrégulière, ce qui signifie que la porosité de la feuille n'est pas uniforme Ainsi, à certains endroits, la feuille comportera des pores de diamètre trop important, ce qui aura pour effet que les microorganismes pourront pénétrer à l'intérieur de l'emballage réalisé à l'aide de cette feuille Au contraire, à certains endroits, la feuille comportera des pores de diamètre trop faible, ce qui gênera la pénétration des molécules de gaz stérilisant De plus, ces feuilles sont absolument permanentes, c'est-à-dire non biodégradables. L'invention vise à pallier ces inconvénients. Un but de l'invention est de fournir une feuille utilisable, notamment pour des emballages stérilisables ayant simultanément les propriétés suivantes: une souplesse suffisante pour pouvoir former des emballages. une résistance à la déchirure et à l'éclatement suffisante pour résister à des objets lourds et contondants. un absorption faible à l'eau. une porosité contrôlée, c'est-à-dire des diamètres de pores réguliers et suffisamment grands pour permettre le passage de molécules gazeuses mais suffisamment petits pour-empêcher le passage de micro-organismes. Un autre but de l'invention est de fournir une feuille imprimable, de préférence par impression héliographique, offset ou flexographique. En effet, pour des emballages stérilisables, ceux-ci comportent toujours une référence qui peut être obtenue à l'aide d'encres réagissant lors de la stérilisation. Un autre -but de l'invention est de fournir une feuille dont les caractérisques physiques sont homogènes, c'est-à-dire sensiblement les mêmes dans le sens travers que dans le sens marche. Un des buts de l'invention est de fournir une feuille qui soit le plus facilement biodégradable après utilisation et dont le coût de fabrication est compétitif. A cet effet, l'invention concerne une feuille souple, résistant à la déchirure et à l'éclatement, très peu absorbante à l'eau ou autre liquide, à porosité contrôlée, imprimable. L'invention est remarquable du fait que, selon l'homme du métier, il est difficile de réunir simultanément ces qualités En effet, les produits qui améliorent les caractérisques mécaniques augmentent la rigidité, donc diminuent la souplesse. Pour améliorer la souplesse, l'homme du métier pense à ajouter des assouplissants Or, il existe deux types d'assouplissants: les produits qui réduisent les liaisons entre les fibres-et-les agents de maintien d'humidité (cf Pulp and Paper, Volume III, 1981, pages 1763-1764-3 e édition, édité par J P CASEY). Les premiers assouplissants cités détruisent les liaisons interfibres, donc ils diminuent les caractéristiques mécaniques. Les seconds cités n'ont pas cet inconvénient'mais ils s'opposent à l'action des agents de collage qui donnent les propriétés barrière à la feuille. La demanderesse a surmonté cet a priori et a trouvé de manière surprenante qu'il -était possible de fabriquer une feuille présentant les propriétés mentionnées ci-dessus, en fabriquant une feuille fibreuse contenant: au moins des fibres cellulosiques, éventuellement des fibres synthétiques, éventuellement un agent de résistance à l'état humide, au moins un liant, au moins un agent de maintien de l'humidité en une quantité inférieure à 20 % environ en poids sec de la feuille, au moins un agent de collage. L'invention fournit donc une feuille fibreuse utilisée pour l'emballage souple comportant un support à base de fibres cellulosiques dont au moins l'une des faces est imprégnée d'une composition comprenant au moins un liant, au moins un agent de maintien de l'humidité et au moins un agent de collage et telle que le collage COBB soit inférieur à 20 g/m 2 et la rigidité TABER soit inférieure à 2,5 La feuille contient de préférence au moins 1 % d'agent de-maintien d'humidité. L'agent de maintien de l'humidité est de préférence choisi dans le groupe formé par l'urée, un sel de nitrate ou leurs mélanges Comme mélange uréenitrate, on peut utiliser de préférence le mélange dans un rapport urée/nitrate de sodium égal à 2:1. L'agent de collage est choisi dans le groupe formé par les dispersions de cire ou de paraffine, les dimères d'alkylcétène, les anhydrides alkylènes succiniques, les anhydrides stéariques et leurs mélanges. Le liant est choisi dans le groupe formé par l'alcool polyvinylique, l'amidon natif ou ses dérivés, les éthers ou esters de cellulose, les alginates, les guranates ou leurs mélanges. La composition d'imprégnation est de préférence réalisée en milieu aqueux. La composition contient de préférence jusqu'à 5 % en poids sec d'un liant jusqu'à 5 % en poids sec d'une dispersion aqueuse de paraffine jusqu'à 20 % en poids sec d'urée ou d'un mélange urée- nitrate de sodium par rapport au poids de la feuille sèche. Le support fibreux est de préférence un support formé majoritairement de fibres de cellulose Ce support est de préférence non collé en masse; il peut contenir au moins un agent de résistance humide La feuille est fabriquée par un procédé papetier Le support peut être imprégné de la composition selon l'invention, à l'aide d'une presse encoleuse Tout autre moyen d'imprégnation ou de couchage utilisé habituellement en papeterie peut convenir. L'invention est remarquable'du fait que l'on obtient une feuille ayant un COBB inférieur à 20 g/m 2 et pouvant atteindre 12 g/m 2, et ayant une rigidité TABER inférieure à 2,5 et ayant un indice de déchirure supérieur à 80 c Nm 2/g. La feuille -obtenue selon l'invention peut être thermoscellée avec des films plastiques Elle est apte à recevoir un laquage en milieu aqueux ou en milieu solvant. Elle est également pelable. Zlle est conforme aux normes sur les emballages stérilisables (DIN 58953, B 5 6256) et sur les emballages destinés à entrer en contact avec les aliments (FDA, BGA). EXEMPLES on réalise les exemples suivants sur une machine à papier de laboratoire On imprègne, à l'aide d'une presse encolleuse, un support à base de fibres de cellulose, non collé en masse Les compositions pour le bain d'imprégnation sont réalisées en milieu aqueux. Les caractéristiques des feuilles obtenues sont données dans le tableau 1. L'indice de déchirure est mesuré selon la norme ISO 1974. L'indice d'éclatement sec est mesuré selon la mesure ISO 2758. L'indice d'éclatement humide est mesuré selon la norme ISO 3686 (après immersion dans l'eau pendant dix minutes). Le REH éclatement (résistance à l'état humide) est le rapport des indices d'éclatement humide et d'éclatement sec, multiplié par 100. Là rigidité TABER est mesurée selon la norme ISO 2493. La porosité BENDTSEN est mesurée selon la norme ISO 5636/3. La reprise sèche exprime la quantité de sauce en poids sec absorbée par la feuille pr mètre carré. Le COBB C 6 o est mesuré selon la norme ISO 535 (eau, 1 minute, à 23 C). TABLEAU 1 EXEMPLE 1 2 3 4 Bain d'imprégnation: liant: alcool polyvinylique (% en poids sec/bain) 1 1 1 1- agent de collage: dispersion aqueuse de paraffine (% en poids sec/bain) 2 2 2 2 agent de maintien d'humidité: (% en poids sec/bain) urée 20 20 14 14 nitrate de sodium 6 6 Reprise sèche (g/m 2) 13 5 14 7 Grammage 103 107 105 109 Epaisseur 133 133 146 135 COBB Cs O 12,5 12 14 13 Indice de déchirure 88 99 84 93 Indice d'éclatement sec 43,5 50 46 51,5 Indice d'éclatement humide 15,5 21 19,5 23 REH éclatement 36 42 42 45 Rigidité TABER 1,61 2,49 1,21 2,25 Porosité BENDTSEN 300 330 350 310 Les feuilles obtenues sont stérilisables Elles sont scellables et pelables. On a stérilisé les feuilles obtenues selon les exemples 1 à 4, à la vapeur d'eau, à l'oxyde d'éthylène ou aux rayons gamma, puis on a mesuré leurs caractéristiques. Les résultats obtenus sont présentés dans lé tableau 2. TABLEAU 2 EXEMPLE 1 2 3 4 Grammage vapeur 104 112 105 oxyde d'éthylène 104 112 106 106 rayons gamma 103 111 104 106 Indice de déchirure vapeur 91 109 97 oxyde d'éthylène 88 106 89 96 rayons gamma 65 62 62 67 Indice d'éclatement sec vapeur 42 45 31 oxyde d'éthylène 47 50 48 34 rayons gamma 36 38 41 25 Indice d'éclatement humide vapeur 12 10 15,5 oxyde d'éthylène 16 20 23 22 rayons gamma 11 13,5 16,5 17 REH éclatement vapeur 29 38 34 oxyde d'éthylène 34 44 43 45 rayons gamma 31 40 42 40 Rigidité TABER vapeur 1,25 2,19 2, 09 -. oxyde d'éthylène 1,70 2,50 1,27 2,11 rayons gamma 1,71 2,37 1,11 2,22 Porosité BENDTSEN vapeur 605 350 340 oxyde d'éthylène 310 330 360 330 rayons gamma 340 340 360 325 EXEMPLES COMPARARATIFS On couche le papier avec une composition aqueuse contenant du sorbitol et du cétène dimère On mesure le COBB On voit, d'après le tableau 3, quele collage est beaucoup plus facile à obtenir avec les compositions contenant de l'urée et/ou du sel de nitrate selon l'invention. TABLEAU 3 COMPOSITION Alcool PV 1 % 1 % 1 % Sorbitol 58 % 58 % 58 % Urée 13 % 16 % 14 % 23 % 7 % 8 % 7 % Nitrate Céténe dimère 3 % 10 % 3 % 3 % Paraffine 9 % 6 % % Reprise sèche globale 23 % 29 % 18 % 14 % 15 % 15 % 15 % 13 % 14 % 15 % 32 55 22 23 15 23 14 14 23 13 16 % 20 % 8 % 23 % 3 % % 5 % % Cobb 1 minute REVENDICATIONS 1 Feuille souple, résistant à la déchirure et à l'éclatement, très peu absorbante vis-à-vis de l'eau ou autre liquide, à porosité contrôlée, imprimable, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins des fibres cellulosiques, éventuellement des fibres synthétiques, éventuellement un agent de résistance à l'état humide, au moins un liant, au moins un agent de maintien de l'humidité en une quantité inférieure à 20 % environ en poids sec de la feuille, au moins un agent de collage. 2 Feuille selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le collage COBB -est inférieur à 20 g/m 2 et la rigidité TABER est inférieure à 2,5. 3 Feuille selon les revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle contient au moins 1 % d'agent de maintien d'humidité. 4 Feuille selon les revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'agent de maintien d'humidité est l'urée, un sel de nitrate ou leurs mélanges. Feuille selon les revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'agent de maintient de l'humidité est un mélange urée/nitrate de sodium dans un rapport 2:1. 6 Feuille selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'agent de collage est choisi dans le groupe formé par les dispersions de cires ou de paraffine, les dimères d'alkylcétène, les anhydrides alkylènes succiniques, les anhydrides stéariques et leurs mélanges. 7 Feuille selon l'-une des revendications 1 à 6 caractérisée par le fait que le liant est choisi dans le groupe formé par l'alcool polyvinylique, l'amidon natif ou ses dérivés, les éthers ou esters de cellulose, les alginates, les guaranates ou leurs mélanges. 8 Emballage de stérilisation caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une feuille selon l'une des revendications 1 à 7.