Brevet FR2713603A1 — publié le 19950616

FERMETURE ETANCHE D'UN RECIPIENT NON METALLIQUE AVEC UN COUVERCLE NON METALLIQUE, PELABLE ET REUTILISABLE L'invention concerne une liaison étanche entre un récipient non métallique et un couvercle non métallique, pelable et réutilisable. Dans sa demande de brevet français no 92-07541 du 16/06/92, la demanderesse revendique un procédé de liaison, au moyen d'ultrasons, entre un récipient non métallique et un couvercle non métallique, pelable et réutilisable. Cependant, la demanderesse a constaté que pour les récipients de grand diamètre (soit supérieur à 100 mm env.) il était difficile de concilier les contraintes de fabrication et les exigences de qualité du produit fini. Pour des récipients de grand diamètre, plus épais, car devant résister à une charge verticale donnée, le scellage exige des temps plus longs, d'o un ralentissement de la productivité. Par ailleurs, ces couvercles plus épais et/ou plus grands exigent des efforts de traction trop importants pour une ouverture manuelle lors de la première ouverture. Dans la suite du texte, PP désignera le polypropylene, PE le polyethylene et PEBD le polyethylene basse densité. I1 a été en effet déterminé expérimentalement que pour un scellage PP sur PP et une géométrie donnée, l'effort d'ouverture varie sensiblement comme 4R, R étant le rayon hors-tout du récipient; pour des récipients de diamètres 95, 116 et 146 mm, ceci conduit respectivement à une augmentation relative des efforts de 10 ou 24% par rapport au récipient de mm. Le problème à résoudre est donc l'obtention d'une liaison entre récipient et couvercle non métalliques, de grandes dimensions, ayant les mêmes caractéristiques d'utilisation et/ou exigences de fabrication que les récipients plus petits de après une ou plusieurs utilisations successives. Pour résoudre ce problème, la demanderesse a trouvé que, le couvercle étant classiquement en PP: - le récipient devait être en un matériau non métallique, bi-couche, la couche externe étant du PP et la couche interne un alliage PP-PE contenant de 30 à 70 % de PE, l'épaisseur relative de cette couche étant comprise entre 5 et 30% par rapport à l'épaisseur totale du matériau. En dessous de 30% de PE, l'adhérence est trop importante; au-dessus de % de PE, l'adhérence est insuffisante. Si la couche interne n'est pas assez épaisse, le fluage est immédiat et l'adhérence trop importante; si la couche interne est trop épaisse, la résistance du récipient à l'écrasement est insuffisante. L'épaisseur de la couche interne doit cependant être d'au moins 0,1 mm. De plus, il est préférable que dans l'alliage PP + PE constituant la couche interne, le PE utilisé soit un PEBD (linéaire ou radiculaire) et que son grade soit compris entre 2 et 30, grade déterminé suivant la norme ASTM D1228/L et exprimé en dg/min à 190 C sous 21,6 N, - le rebord dudit récipient devait présenter un relief ou jonc circulaire de forme convexe dont la hauteur H par rapport à la face supérieure interne du rebord du récipient est comprise entre 0,1 et 0,8 mm et dont la base B au niveau de la face supérieure interne du rebord du récipient est comprise entre 0,5 et 2 mm. La section de ce jonc peut varier, par exemple, de la forme rectangulaire au i cercle en passant par une forme trapézoïdale. Etant donné sa nature et son épaisseur, la couche interne du récipient étant plus fusible que sa couche externe et que celle du couvercle, il en résulte que lors du scellage, ladite couche fond et flue au droit du jonc, les 2 couches de PP du récipient et du couvercle venant alors en contact et le scellage obtenu étant étanche. I1 est à remarquer que le couvercle n'est nullement altéré lors de cette opération; il conserve pratiquement son épaisseur, ce qui évite toute déchirure locale lors de l'ouverture. Outre son rôle de liaison lors du scellage, ce jonc offre les avantages suivants: - il permet de corriger les petites erreurs géométriques dues au thermormage du récipient, - il permet de concentrer l'énergie sur une plus petite surface de liaison, et donc de diminuer les temps de scellage - il permet de régler plus facilement l'effort à appliquer lors du scellage. I1 a été remarqué que pour éviter des soudages accidentels et parasites de la jupe du couvercle sur le corps du récipient, il est préférable que celle-ci comporte au moins 3 plots de centrage, constitués par exemple par des dépressions de la paroi formant des protubérances internes. Nous rappelons que l'outillage de scellage comporte essentiellement une enclume annulaire placée sous le rebord du couvercle et une tête de pression (ou sonotrode) reliée à un générateur d'ultrasons entre lesquels sont situés le récipient et le couvercle à sceller. En ce qui concerne l'outillage, il a été constaté que si l'enclume qui supporte le rebord du récipient est munie d'une contre-pente de 5 à 15 par rapport à l'horizontale située sensiblement à la verticale du centre du jonc, il en résulte un auto-centrage du récipient en cours de scellage. Cette contre-pente peut être dirigée indifféremment vers l'intérieur ou vers l'extérieur du récipient. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple suivant illustré par les fig. 1 à 4. La figure 1 donne le profil et les cotes principales (en mm) d'un récipient 0 116 et du couvercle correspondant. La figure 2 représente une vue en coupe d'un rebord du récipient 0 116 mm en PP comportant une couche de PP à 50% PE avant scellage. La figure 3 représente une vue en coupe de la liaison après scellage. La figure 4 représente une coupe axiale de l'enclume 10 permettant l'auto-centrage du récipient lors du scellage aux ultrasons. EXEMPLE 1 Un récipient 1 conforme à la figure 1 (cotes en mm) a été réalisé à partir d'une bande constituée d'une couche externe 5 en PP ( T31 SE de la Sté Himont) de 1,2 mm d'épaisseur et d'une couche interne 6 en alliage de PP (ci-dessus) et de PE (MR 10 de la sté Enichemn) à raison de 50% chacun et de 0,3 mm d'épaisseur. Le couvercle 3 muni de sa languette de pelage 4 est en PP de même nature que la couche externe du récipient. Le rebord du récipient présente un jonc 2 dont la géométrie est reportée à la figure 2. Apres scellage sous ultrasons, dans les conditions suivantes: effort statique sur la sonotrode de 1272 N temps des ultrasons 0,5 sec. la force de pelage est égale à 30N et la résistance à la pression interne est égale à 70 mbar (7 kPa), le joint obtenu étant parfaitement étanche avant ouverture et le couvercle réutilisable (voir fig.3). La force de pelage est mesurée comme effort maximum de traction à exercer verticalement sur la languette pour ouvrir le récipient. La pression interne a été mesurée en mettant sous pression l'objet immergé dans l'eau et en relevant la pression au manomètre à l'apparition de la première bul 1 e. EXEMPLE 2 Un récipient analogue à celui de l'Exemple 1 a été testé, la seule différence étant que la couche interne 6 comporte 60% de PE, 40% de PP. Après scellage sous ultrasons, sous une charge de 2125N pendant 0,4 sec, la force de pelage est égale à 28 N et la résistance à la pression interne de 80 mbar (8 kPa). Cette invention trouve son application dans le domaine de l'emballage, en particulier de produits laitiers frais. REVENDICATIONS 1. Liaison étanche, pelable entre un récipient (1) et un couvercle (3) en matériaux non métalliques, le couvercle (3) étant en PP, caractérisé en ce que: - le récipient (1) est en un matériau bicouche, la couche externe (5) étant en PP, et la couche interne (6) en alliage PP- PE contenant de à 70% PE et comportant au niveau du rebord un relief ou jonc circulaire (2) de forme convexe. 2. Liaison suivant la revendication 1 caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche (6) représente de 5 à 30% de l'épaisseur totale (5+6). 3. Liaison suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la hauteur H du jonc (2) est comprise entre 0,1 et 0,8 mm. 4. Liaison suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la largeur B de la base du jonc (2) est comprise entre 0,5 et 2 mm. 5. Liaison suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le PE utilisé pour la constitution de la couche 6 est un PEBD (linéaire ou radiculaire). 6. Liaison suivant la revendication 5 caractérisée en ce que son grade est compris entre 2 et 30 en dg/min à 190 C sous 21,6 N. 7. Couvercle utilisable pour réaliser la liaison revendiquée aux revendications 1 à 6 caractérisé en ce que sa jupe comporte au moins 3 plots de centrage. 8. Outillage utilisable pour réaliser la liaison revendiquée aux revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'enclume (10) possède une contre-pente de 5 à 15 par rapport à l'horizontale sensiblement au droit de la verticale du centre du jonc (2).