Brevet FR2687645A1 — publié le 19930827

La présente invention concerne un matériau multicouche à base de carton utilisable comme matériau d'emballage, qui comprend une surface supérieure distante du produit qui doit être emballé et une surface inférieure en contact avec le produit qui doit être emballé. Les cartons destinés à l'emballage doivent répondre à plusieurs conditions imposées en particulier par le produit qui doit être emballé Lorsqu'il s'agit d'un carton destiné à l'emballage de liquides ces conditions sont dans certains cas très sévères Les cartons destinés à l'emballage de liquides comprennent typique- ment une couche principale constituée par du carton, dont la surface distante du produit qui doit être emballé est recouverte d'une couche de matière plastique de manière à former une surface supérieure imprimable, étanche aux liquides et thermosoudable qui permet une stérilisation de l'emballage, tandis que la surface de la couche principale en carton qui est tournée vers le produit qui doit être emballé est recouverte d'une multiplicité de couches de matière plastique, telles que des couches de polyéthylène basse densité, entre lesquelles est prévue une couche formant barrière, par exemple en copolymère éthylène-alcool vinylique (EVOH) ou en aluminium, de manière à former une surface inférieure étanche aux liquides et aux gaz Grâce à la couche formant barrière, le matériau à base de carton est imperméable en particulier à l'oxygène ce qui est nécessaire pour les emballages aseptiques Typiquement, la couche de carton qui est présente dans un matériau d'emballage pour liquides de ce type est collée solidement au moyen d'adhésifs neutres, tels que des adhésifs à base de dimères de cétènes, de sorte que la valeur de pénétration au bord brut, qui exprime le degré d'encollage, est relativement faible et que la couche de carton proprement dite constitue ce que l'on appelle un carton résistant à l'état humide qui se prête mal aux opérations normales de réduction en pâte des déchets En outre, du fait que les cartons destinés à l'emballage des liquides sont recouverts de matière plastique des deux côtés ils constituent un matériau sensiblement non mouillable et imputrescible Ce type de matériau ne se prête donc pas au recyclage étant donné qu'il peut difficilement être décomposé au cours des opérations normales de réduction en pâte. Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention a pour but de proposer un matériau pour emballage à base de carton qui puisse être utilisé comme carton pour l'emballage des liquides même dans un emballage aseptique tout en se prêtant au recyclage des matières premières dans les désintégrateurs conventionnels. Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, ce but peut être atteint grâce à un matériau à base de carton comprenant une couche principale de carton contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétra- tion au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral sur la surface supérieure de la couche principale, au moins une couche de vernis sur la surface de la couche de revêtement minéral, et une couche de matière plastique sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement en un bloc au cours du processus de réduction en pâte mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. Selon un second mode de réalisation de la présente invention, le matériau à base de carton comprend une couche principale de carton contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétration au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral sur la surface supérieure de la couche principale, une couche d'encre d'impression sur la surface de la couche de revêtement minéral, au moins une couche de vernis sur la surface de la couche d'encre d'impression, et une couche de matière plastique sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement en un bloc au cours du processus de réduction en pâte mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. Selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, le matériau à base de carton comprend une couche principale de carton contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétration au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral sur la surface supérieure de la couche principale, une couche de vernis sur la surface de la couche de revêtement minéral, une couche d'encre d'impression sur la surface de la couche de vernis, au moins une couche de vernis sur la surface de la couche d'encre d'impression, et une couche de matière plastique sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement en un bloc au cours du processus de réduction en pâte mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. Le matériau selon l'invention résout le problème posé par la décompo- sition d'un tel matériau au cours d'un processus de réduction en pâte, sur la base de trois concepts fondamentaux Tout d'abord, la couche hydrophobe, thermo- soudable et permettant la stérilisation qui constitue la surface externe du matériau n'est plus constituée par une couche superficielle de matière plastique mais par un revêtement minéral appliqué sur la surface du carton et par au moins une couche de vernis appliquée sur la surface du revêtement minéral De préférence, la couche de revêtement minéral joue également le rôle de base pour la couche d'encre d'impression Au cours de la réduction en pâte, la ou les couches de vernis et la couche minérale se décomposent en particules de petite taille qui ne perturbent pas le traitement, par exemple dans une machine à carton, de la pâte produite. Selon un second concept fondamental concernant le matériau à base de carton selon l'invention, la couche de matière plastique formée sur la surface du matériau qui est en contact avec le liquide qui doit être emballé n'est pas destinée à se décomposer au cours de la réduction en pâte mais présente une résistance mécanique telle qu'elle se sépare du carton sensiblement en un bloc au cours de la réduction en pâte Il est donc possible de retirer cette couche de matière plastique du désintégrateur sans qu'elle dégrade la qualité de la pâte produite Les déchets de matière plastique qui en résultent peuvent être récupérés facilement à partir du désintégrateur pour être utilisés par exemple dans la fabrication de produits qui sont obtenus typiquement à partir de déchets de matières plastiques. Selon le troisième concept fondamental, la décomposition du carton proprement dit est assurée grâce à l'utilisation pour la fabrication de ce carton d'au moins 40 % de pâte mécanique, provenant en particulier de bois râpé, la pénétration au bord brut de la couche de carton, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, étant suffisamment élevée, c'est-à-dire comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, de préférence de 1 à 2 g/m La valeur numérique de la pénétration au bord brut représente la quantité en grammes d'acide lactique à 1 % qui pénètre dans le carton en 24 h par mètre de bord brut de carton à une température de 23 C et à une humidité relative de 65 % Ainsi, dans le matériau selon l'invention, la matière fibreuse est facilement décomposable bien qu'elle soit en contact avec des couches hydrophobes. Dans la suite, le matériau multicouche à base de carton utilisable pour l'emballage de liquides, selon la présente invention, va être décrit de manière plus détaillée en référence au dessin annexé dont la figure unique représente une coupe transversale d'un mode de réalisation, représenté à titre d'exemple uniquement, du matériau à base de carton selon l'invention. Comme le montre la figure unique, la partie principale du matériau est constituée par une couche de carton 1 dont l'épaisseur, de 200 à 450 Èum, dépend principalement de la taille de l'emballage qui doit être obtenu à partir de ce matériau La couche de carton 1 doit être suffisamment résistante à l'humidité tout en étant facilement décomposable lors de la réduction en pâte, et sa pénétration au bord brut doit être comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, de préférence de I à 2 g/m Ce type de carton est fabriqué de préférence à partir d'une pâte dans laquelle la proportion de pâte mécanique est d'au moins 40 %, de préférence de à 80 % Il s'agit de préférence d'une pâte produite par un processus de râpage du bois qui peut être utilisée comme pâte mécanique Les adhésifs appropriés qui peuvent être utilisés pour ajuster la pénétration au bord brut du carton de manière qu'elle soit située dans la plage voulue sont des adhésifs à base de résines et des adhésifs neutres, en particulier combinés entre eux dans des proportions de mélange appropriées Les adhésifs utilisés classiquement dans les cartons pour l'emballage des liquides sont des adhésifs neutres tels que les adhésifs à base de dimères de cétènes et d'anhydrides alkylsucciniques Le fait de remplacer au moins une partie de l'adhésif neutre par un adhésif à base de résine permet d'abaisser le degré d'encollage de la pâte et d'améliorer la décomposition de la pâte lors de la réduction en pâte Il en résulte que le matériau se décompose lors de la réduction en pâte tout en étant suffisamment résistant à l'humidité. Selon l'invention, un revêtement minéral 2 est appliqué par exemple à raison de 10 à 20 g/m 2 sur la surface de la couche principale de carton 1 qui est distante du produit qui doit être emballé Le revêtement minéral peut être une argile par exemple La fonction principale du revêtement minéral consiste à communiquer au carton une surface convenant pour l'impression tout en se décomposant facilement lors de la réduction en pâte en exposant ainsi la couche de carton 1 à l'humidité Lorsqu'il se décompose, le revêtement minéral ne forme pas de particules susceptibles de poser des problèmes dans le traitement subséquent de la pâte ou au cours de sa transformation en un produit. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, une couche d'encre d'impression 3 est formée sur la surface du revêtement minéral 2 Bien entendu, l'épaisseur et la position de l'encre d'impression varient en fonction du motif qui doit être imprimé et il est possible que la couche d'encre d'impression ne soit pas présente en tous points de la surface du revêtement minéral 2 La couche d'encre d'impression est appliquée typiquement à raison de 2 à 4 g/m 2. Pour protéger le matériau à base de carton selon la présente invention contre l'humidité externe deux couches de vernis 4 sont formées sur la surface de la couche d'encre d'impression 3 Il est particulièrement important, concernant le traitement du matériau à base de carton selon la présente invention, que les couches de vernis 4 soient de préférence appliquées en même temps que la couche d'encre d'impression 3 ou au moins avec la même machine En d'autres termes, les couches de vernis 4 sont formées par des techniques d'impression Les techniques appropriées comprennent l'utilisation d'une unité à rouleaux de gravure et un procédé offset Ces deux types de procédés permettent de communiquer à la couche de vernis ou aux couches de vernis une épaisseur voulue et de les faire coincider exactement Ainsi, dans les zones de l'emballage qui doit être fabriqué au niveau desquelles les contraintes provoquées par l'humidité externe sont les plus accentuées, par exemple au fond, la couche de vernis peut être plus épaisse que dans les autres zones de l'emballage ou bien encore il est possible d'utiliser une multiplicité de couche de vernis Typiquement, les couches de vernis sont appliquées à raison de 2 à 6 g/m 2 Les vernis qui peuvent être utilisés à cet effet comprennent les vernis vinyliques dans lesquels le diluant utilisé est un mélange alcool/ester tel qu'un mélange éthanol/acétate de d'éthyle Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme couche de vernis une dispersion aqueuse de polyacrylate En ce qui concerne les possibilités de recyclage du matériau, il est essentiel qu'au cours d'un processus de réduction en pâte conventionnel les couches de vernis 4 se décomposent en particules qui ne posent pas de problèmes pendant le traitement subséquent de la pulpe produite ou pendant sa transformation en un produit tout en protégeant suffisamment le matériau contre l'humidité externe. Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple sur la figure, une multiplicité de couches de matière plastique sont formées sur la surface inférieure de la couche principale 1 du matériau à base de carton selon l'invention, c'est-à-dire sur la surface qui est en contact avec le produit Ces couches de matière plastique sont, en partant de la couche de carton 1, une couche de polyéthylène basse densité 5, une couche de liaison 6, par exemple en polyéthylène modifié, formée sur la surface de la couche précédente, une couche formant barrière 7 de copolymère éthylène-alcool vinylique (EVOH) formée sur la surface de la couche précédente, une seconde couche de liaison 8 qui, de même que la première couche de liaison, est constituée par exemple par du polyéthylène modifié, formée sur la surface de la couche précédente, et enfin une couche 9, par exemple en polyéthylène basse densité, formée sur la surface de la couche 8 et qui est en contact avec le produit qui doit être emballé Il est à noter que la figure représente un mode de réalisation à titre d'exemple uniquement et qu'il est possible de modifier les couches de matière plastique formées sur la surface inférieure de la couche de carton 1 ainsi que le nombre, la composition et l'ordre de ces couches. Le nombre, l'ordre et la composition des couches sont déterminés principalement par le produit qui doit être emballé En ce qui concerne les possibilités de recyclage du matériau à base de carton selon la présente invention, l'ensemble des couches de matière plastique doivent présenter une résistance mécanique telle que ces couches demeurent sensiblement sous forme d'un seul bloc au cours d'un processus de réduction en pâte mis en oeuvre dans un désintégrateur conventionnel, de manière qu'elles puissent être retirées entièrement au cours du processus Ainsi, les couches de matière plastique ne doivent pas produire de particules ou de composants d'un autre type qui seraient préjudiciables au traitement subséquent de la pâte produite au cours de la réduction en pâte Les déchets de matière plastique produits peuvent être utilisés par exemple pour l'obtention de produits fabriqués conventionnellement à partir de déchets de matières plastiques. Comme indiqué ci-dessus, le revêtement de matière plastique en contact avec le produit, qui, dans le mode de réalisation de la figure, consiste en les couches 5, 6, 7, 8 et 9, doit demeurer en un seul bloc au cours de la réduction en pâte La surface interne d'un carton conventionnel destiné à l'emballage du lait, qui est recouvert de polyéthylène à raison de 26 g/m 2, ne répond pas à cette condition. On a constaté qu'il est possible d'obtenir une structure durable lorsque le revête- ment de matière plastique comprend au moins un composant de couche de matière plastique de densité supérieure à celle du polyéthylène basse densité convention- nel, c'est-à-dire 0,925 g/cm 3 Un tel composant peut être par exemple un poly- éthylène haute densité (densité 0,941 g/cm 3) ou, de manière particulièrement avantageuse, un copolymère éthylène-alcool vinylique (densité 1,19 g/cm 3). Cependant, les matières plastiques de ce type doivent également présenter une extensibilité suffisante, de préférence supérieure à 100 % (selon la norme ASTM D-638) Dans ces conditions il est possible d'obtenir un revêtement qui demeure en un seul bloc au cours de la réduction en pâte même lorsqu'il est appliqué à raison de 20 g/m 2 environ. REVENDICATIONS 1 Matériau multicouche à base de carton, utilisable comme matériau d'emballage, comprenant une surface supérieure distante du produit qui doit être emballé et une surface inférieure en contact avec le produit qui doit être emballé, caractérisé en ce qu'il comprend une couche principale de carton ( 1) contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétration au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral ( 2) sur la surface supérieure de la couche principale, au moins une couche de vernis ( 4) sur la surface de la couche de revêtement minéral, et une couche de matière plastique ( 5, 6, 7, 8, 9) sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement sous forme d'un seul bloc au cours du processus de réduction en pâte mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. 2 Matériau multicouche à base de carton, utilisable comme matériau d'emballage, comprenant une surface supérieure distante du produit qui doit être emballé et une surface inférieure en contact avec le produit qui doit être emballé, caractérisé en ce qu'il comprend une couche principale de carton ( 1) contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétration au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral ( 2) sur la surface supérieure de la couche principale, une couche d'encre d'impression ( 3) sur la surface de la couche de revêtement minéral, au moins une couche de vernis ( 4) sur la surface de la couche d'encre d'impression, et une couche de matière plastique ( 5, 6, 7, 8, 9) sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement sous forme d'un seul bloc au cours du processus de réduction en pâte qui est mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. 3 Matériau multicouche à base de carton, utilisable comme matériau d'emballage, comprenant une surface supérieure distante du produit qui doit être emballé et une surface inférieure en contact avec le produit qui doit être emballé, caractérisé en ce qu'il comprend une couche principale de carton ( 1) contenant plus de 40 % de pâte mécanique et dont la pénétration au bord brut, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 0,5 à 2,5 g/m, une couche de revêtement minéral ( 2) sur la surface supérieure de la couche principale, une couche de vernis sur la surface de la couche de revêtement minéral, une couche d'encre d'impression ( 3) sur la surface de la couche de vernis, au moins une couche de vernis ( 4) sur la surface de la couche d'encre d'impression, et une couche de matière plastique ( 5, 6, 7, 8, 9) sur la surface inférieure de la couche principale, dont la résistance mécanique est telle que cette couche de matière plastique peut être retirée sensiblement sous forme d'un seul bloc au cours du processus de réduction en pâte mis en oeuvre lors du recyclage du matériau. 4 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pâte mécanique utilisée pour la production de la couche principale est une pâte produite à partir de bois râpé. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la proportion de pâte mécanique dans le carton de la couche principale est comprise entre 40 et 80 %. 6 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pénétration au bord brut de la couche principale, mesurée pendant 24 h avec de l'acide lactique à 1 %, est comprise dans la plage de 1 à 2 g/m. 7 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'adhésif utilisé pour l'adhérence de la couche principale est un mélange d'un adhésif neutre et d'un adhésif à base de résine. 8 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de revêtement minéral est appliquée à raison de 10 à 20 g/m 2. 9 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de vernis comprend un vernis vinylique dont le diluant est un mélange alcool/ester, de préférence un mélange éthanol/acétate d'éthyle. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de vernis comprend une dispersion aqueuse de polyacrylate. 11 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de matière plastique ( 5, 6, 7, 8, 9) comprend au moins un composant de couche de matière plastique d'une densité supérieure à 0, 925 g/m 3. 12 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extensibilité de la couche de matière plastique est supérieure à 100 %. 13 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de matière plastique comprend une couche ( 5) de polyéthylène basse densité en contact avec la couche principale ( 1), une première couche de liaison ( 6) sur la surface de la précédente, une couche de copolymère éthylène-alcool vinylique ( 7) sur la surface de la précédente, une seconde couche de liaison ( 8) sur la surface de la précédente et une couche de polyéthylène basse-densité ( 9) sur la surface de la précédente.