Brevet FR2828435A1 — publié le 20030214

FILM MULTICOUCHE THERMORETRACTABLE La présente invention concerne des films multicouches rétractables à la chaleur, dont la force de rétraction est adaptée à une utilisation en tant que film d'emballage. Elle concerne plus particulièrement de tels films destinés, notamment dans le domaine de l'industrie agro-alimentaire, à l'operculage de barquettes rigides et au conditionnement de type dit "flow-pack"où les produits à emballer sont introduits dans un tunnel formé par le film, lequel est ensuite soudé transversalement, sectionné, puis éventuellement rétracté. Pour ce genre d'emballage, on utilise à ce jour des films multicouches rétractables à la chaleur ou non rétractables, chacune de ces deux familles présentant des avantages et des inconvénients qui leur sont propres. Les films multicouches non rétractables sont produits en une étape de lamination, où deux films fabriqués préalablement sont contrecollés. En règle générale, l'un des films, mono ou multicouche, a été bi-orienté et stabilisé thermiquement pour devenir non rétractable. L'autre film, également mono ou multicouche, est non orienté, apportant si nécessaire la fonction barrière aux gaz, et servant de soudant au complexe obtenu. Ces films non rétractables ont entre autres avantages de ne pas causer de déformations du contenant et/ou du produit emballé, et d'être issus de procédés de fabrication simples et ne nécessitant pas d'investissements importants. De plus, ils ont généralement une très bonne résistance mécanique, utile pour le passage dans les machines d'operculage où la bonne tenue de leur squelette en facilite le rembobinage. Un autre avantage de ces films est que le procédé de lamination dont ils sont issus permet une impression en "sandwich", c'est-à-dire sur la face interne d'un des deux films contrecollés, ce qui ouvre grandement le champ des possibilités pour cette impression. En revanche, les films non rétractables ont pour inconvénient qu'on ne peut évidemment pas leur donner comme souhaité, en tant qu'opercule, l'aspect tendu d'une peau de tambour, ni dans l'emballage"flow-pack", l'aspect plaqué sur le produit. D'autre part, leur épaisseur est relativement importante, qui se situe généralement entre 40 et 100 um. Les films multicouches rétractables à la chaleur qui sont utilisés actuellement sont produits en un seul passage à partir de résines thermoplastiques, par extrusion ou coextrusion. Le caractère rétractable est obtenu par orientation du film durant sa production. Classiquement, l'orientation consiste à étirer le film selon le sens de défilement dans la machine de production, ou perpendiculairement au sens de défilement, ou encore dans les deux sens à la fois, à des degrés égaux ou différents. Le procédé le plus couramment utilisé est l'extrusion ou la coextrusion dite"double bulle"où un film primaire est étiré simultanément dans le sens machine et perpendiculairement à ce dernier, à une température comprise entre son point de ramollissement et son point de fusion. Il est connu de réaliser de tels films dotés d'une bonne résistance malgré une faible épaisseur, inférieure à 40 um. Les demandes de. brevet EP-A-0692374 au nom de Grace W. R. et WO 9955528 au nom de Kureha Chemical divulguent des films rétractables fins constituant une bonne barrière à l'oxygène et dotés d'une bonne résistance mécanique, ainsi que leurs procédés de fabrication par coextrusion"double bulle". Ces films rétractables à la chaleur ont pour autre avantage majeur de permettre l'obtention d'emballages parfaitement tendus et sans plis, et avec un aspect "peau de tambour"en operculage. Par contre, le degré de rétraction souhaité des films s'accompagne d'une force de rétraction relativement élevée qui peut causer la déformation de l'emballage et/ou des produits emballés. Le remède à cela, tel que divulgué dans le brevet US 6 150 011 au nom de Grace W. R. ou la demande précédemment citée WO 9955528 au nom de Kureha Chemical, est une étape de traitement supplémentaire au stade de la fabrication, pour diminuer la force de rétraction sans altérer le pouvoir de rétraction. Dans tous les cas, ces films ont un coût élevé, notamment du fait que leur fabrication nécessite des moyens spécifiques très lourds qui représentent un investissement considérable. Ils ont en outre comme limitation de ne pas permettre une impression "sandwich", c'est-à-dire à l'intérieur de leur structure ; et d'autre part, leur passage en machine d'operculage est délicat, le squelette restant après dépouille des opercules ayant tendance à se rompre facilement, au prix de nombreux arrêts machine. La présente invention résulte d'une recherche en vue de la conception de nouveaux films rétractables à la chaleur qui aient les mêmes principales qualités que les films rétractables connus, mais sans leurs inconvénients, autrement dit qui soient relativement fins et résistants mécaniquement, dotés d'un bon pouvoir de rétraction mais d'une force de rétraction réduite, et de fabrication peu onéreuse. Ces multiples objectifs ont été atteints avec un film multicouche rétractable à la chaleur selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend l'association, par contrecollage, d'un premier film orienté et non stabilité thermiquement et d'un second film soudant non orienté. L'effet synergique de cette association est que le film résultant conserve un pouvoir de rétraction satisfaisant, mais une force de rétraction réduite, adaptée à l'operculage ou au sur-emballage de contenants ou produits fragiles ; sans aucune perte au niveau des autres qualités requises pour ce type de film. En particulier, dans un film selon l'invention, ledit second film peut avoir une fonction barrière aux gaz, ou au contraire être très perméable à ces mêmes gaz : oxygène, dioxyde de carbone, etc. ; et/ou avoir une face interne anti-buée ; et/ou se sceller ou adhérer sur lui-même et/ou sur de multiples supports (PE, PP, PVC, APET, etc. ) ; et/ou être le principal agent d'un système d'ouverture facile (cohésif, adhésif, par rupture de couche, etc. ), cette énumération n'étant pas exhaustive.. Ledit premier film est de préférence bi-orienté. Il peut d'autre part être mono ou multicouche, et de même ledit second film. Il est avantageusement en polyoléfine, ou en polytéthylène linéaire basse densité. Il est possible, selon l'invention, de réaliser des films transparents ou opaques, ou encore porteurs d'une impression en"sandwich", relativement fins en comparaison des complexes laminés classiques, avec une épaisseur avantageusement comprise entre 30 et 60 um. Les films selon l'invention, présentent un aspect tendu comme une peau de tambour, sans aucun pli, après operculage sur des contenants rigides, sans causer de distorsion de l'emballage, s'agissant par exemple de barquettes, ni du produit emballé lors de la rétraction. Les opercules obtenus ont une bonne rigidité permettant l'empilage et la manipulation des contenants sans altérer l'aspect tendu et lisse du film. D'autre part, sa haute résistance mécanique se traduit par un bon passage en machine d'operculage, sans ruptures de squelette. L'association desdits premier et second films est réalisée selon un procédé classique et bien connu qui est le contrecollage, appelé aussi lamination, mis en oeuvre au moyen d'une colle. Celle-ci peut être de compositions diverses, choisie par exemple parmi les colles polyuréthannes, mono ou bi-composants, appliquées avec ou sans solvant. La colle est par exemple déposée selon un grammage de 1 à 3g/m2, de préférence de 1 à 2 g/m2, et mieux encore de 1 à 1,5 g/m2, sur la surface traitée corona de l'un desdits premier et second films. Les deux films sont ensuite contrecollés entre les deux rouleaux d'un système presseur, la pression appliquée étant choisie suffisante pour chasser toute bulle d'air pouvant être présente. Le complexe multicouche résultant est enroulé et stocké à température ambiante le temps nécessaire à la prise totale de la colle. Ensuite, le complexe peut être découpé à la largeur souhaitée en fonction de sa destination. Durant toute la phase de lamination et de stockage, il est essentiel de s'assurer qu'aucune élévation de température n'est susceptible d'intervenir, qui pourrait provoquer la rétraction prématurée du film et donc altérer gravement ses caractéristiques. Ledit premier film orienté et non stabilisé, mono ou multicouche, est de préférence réticulé, et de préférence également traité corona sur une face au moins en vue d'une meilleure adhésion de la colle. La plage d'épaisseur pour ledit premier film est avantageusement de 12,5 à 40 pm, de préférence de 15 à 25 um, et mieux encore de 15 à 19 um. Ledit second film non orienté, mono ou multicouche, peut être barrière aux gaz ou non, soudant sur PE ou autres supports. Sa plage d'épaisseur est avantageusement de 15 à 80 um, de préférence de 25 à 50 um, et mieux encore de 25 à 40 um. Outre la fonction barrière aux gaz, il peut avoir des propriétés optionnelles telles que perméabilité sélective à certains gaz, fonction anti-buée, aptitude au pelage sur PE ou autres supports, etc. Certaines de ces propriétés, telles la soudabilité, l'aptitude au pelage, la fonction anti-buée, peuvent être apportées durant l'extrusion du film, de par le choix approprié des matières, ou bien par application d'une laque ou d'un vernis spécifique. A titre d'essai, des films ont été réalisés conformément à la présente invention et soumis à évaluation selon des critères précis. Ils sont décrits en détail dans un certain nombre d'exemples, dans lesquels ont été utilisés les produits suivants : Adhl : résine adhésive Bynel de DuPont basée sur LLDPE Afgl : mélange maître anti-buée sur base LLDPE Coll : colle polyuréthanne bi-composant sans solvant de Morton EVOH1 : EVOH 38 % de Kuraray FR1 : film thermo-rétractable LLDPE monocouche Clysar de DuPont FR2 : film thermo-rétractable polyoléfine réticulé Clysar de Dupont FR3 : film thermo-rétractable polyoléfine multicouche et multimatériau (principalement polypropylène) Clysar de DuPont FR4 : film thermo-rétractable polypropylène multicouche Clysar de DuPont FR5 : film thermo-rétractable barrière anti-buée coextrudé 25 um KR : resin de Phillips Petroleum PE1 : LLDPE d'EXXON PET1 : film PET bi-orienté non rétractable de ICI P01 : LLDPE métallocène Affinity de Dow PU+ : formulation adhésive Bynel de DuPont permettant un scellage pelable sur APET, PP, PS, PVC. En complément, une liste de définitions valant dans le présent contexte a été prévue sur feuille séparée en fin de description. Dans chacun des exemples, une formulation est donnée, dont le premier terme définit ledit premier film, le second terme la colle, et les termes suivants les couches du complexe constituant ledit second film. Les épaisseurs pour les différents termes (ratio d'épaisseurs) apparaissent dans le même ordre. Exemple 1 : Lamination d'un film FR1 avec un film coextrudé, barrière, soudant sur PE et anti-buée, selon la formulation suivante : FR1/Coll/PE1/Adhl/EVOH1/Adhl/90%PEl + 10% Afgl Avec un ratio d'épaisseurs en pm de 19/1,5/12/5/6/5/12 Applications : Operculage sur barquettes barrière à soudant PE, ou emballage"flow-pack" Exemple 2 : L'unique différence avec l'exemple 1 est dans l'épaisseur plus faible de FR1, la formulation étant donc la même : FR1/Col1/PE1/Adh1/EVOH1/Adh1/90%PE1 + 10% Affgl Avec un ratio d'épaisseurs en um de 15/1, 5/12/5/6/5/12 Mêmes applications que l'exemple 1.. Exemple 3 : Lamination d'un film FR2 avec un film coextrudé, barrière, soudant PE et anti-buée selon la formulation : FR2/Col1/PE1/Adh1/EVOH1/Adh1/90%PE1 + 10% Afgl Avec un ratio d'épaisseurs en um de 15/1,5/12/5/6/5/12 Mêmes applications que les exemples 1 et 2. Exemple 4 : Lamination d'un film FR3 avec un film coextrudé, barrière, soudant sur PE et anti-buée selon la formulation : FR3/Col1/PE1/Adh1/EVOH1/Adh1/90%PE1 + 10% Afgl Avec un ratio d'épaisseurs en um de 15/1,5/12/5/6/5/12 Application : Operculage sur barquettes barrière à soudant PE. Exemple 5 : Lamination d'un film FR4 avec un film coextrudé, barrière, soudant sur PE et anti-buée selon la formulation suivante : FR4/Col1/PE1/Adhl/EVOH1/Adh1/90%PE1 + 10% Afgl Avec un ratio d'épaisseur en um de 15/1,5/12/5/6/5/12 Même application que l'exemple 4. Exemple comparatif 6 : Lamination d'un film bi-orienté non rétractable PET1 avec un film coextrudé, barrière, soudant sur PE et anti-buée, selon la formulation suivante : PET1/Col1/PE1/Adh1/EVOH1/Adh1/90%PE1, + 10% Afgl Avec un ratio d'épaisseurs en um de 12/1,5/12/5/6/5/12 Même application que les exemples 4 et 5. Exemple 7 : Lamination d'un film FR2 avec un film coextrudé, barrière et soudant sur différents supports, selon la formulation suivante : FR2/Coll/PEl/Adhl/EVOHl/Adhl/PU+ Avec un ratio d'épaisseurs en um de 15/1,5/12/5/6/5/12 Application : Operculage sur barquettes barrière en APET, PVC, PP Exemple 8 : Lamination d'un film FR2 avec un film coextrudé non barrière, soudant sur PS ou EPS, selon la formulation suivante : FR2/Coll/PEl/P01/KR Avec un ratio d'épaisseurs en um de 15/1,5/10/5/15 Application : Operculage sur barquettes PS ou EPS sans s barrière. Exemple comparatif 9 : Film FR5 : barrière, bi-orienté, rétractable, soudant sur PE et anti-buée, d'épaisseur de 25 um. Application : Operculage sur barquettes barrière à soudant PE et emballage"flow-pack". Les films des exemples 1 à 9 ci-dessus ont été testés pour comparer leur comportement lors de l'operculage de barquettes avec une machine de la Société Multivac (Modèle Galaxy). Les critères suivants ont été retenus pour leur évaluation : aspect tendu de l'opercule réalisé, absence de plis le long des soudures, résistance du squelette, déformation de l'emballage, plage de température de scellage. Les résultats sont rapportés dans le tableau suivant où les appréciations suivantes ont été utilisées : Très bon : XX ; Bon : X ; Correct : 0 ; Médiocre :- Tableau : Ref. Aspect Plis Résistance Déformation Plage de Exemples tendu squelette emballage scellage Ex1 X X X O X Ex2 X X X X X Ex3 X X X X XX Ex4 X X - X X Ex5 O X - O/- XX Ex6 (comp.) - - X XX XX Ex7 X X X X X Ex8 O X O X O Ex9 (comp.) XX XX O/- X/O XX Les résultats dans le tableau ci-dessus mettent en évidence la possibilité d'obtenir des films multicouches conformément à la présente invention, qui ont un pouvoir de rétraction suffisant pour les applications visées et correspondant aux critères qualitatifs choisis. Le choix de l'épaisseur et de la qualité du film bi-orienté non stabilisé s'avère primordial quant à la performance du film multicouche obtenu (cf. Exl et Ex5) et quant, à la qualité de l'emballage réalisé. S'agissant des exemples comparatifs, ils mettent en évidence les faiblesses des solutions existantes, tant en coextrudés bi-orientés rétractables qu'en lamination de films bi-orientés stabilisés avec un film soudant barrière. Définitions dans le présent contexte : Coextrusion : Procédé d'obtention de films multicouches à partir de résines thermoplastiques. Lamination : Opération de collage de deux ou plusieurs films ensemble pour l'obtention d'un film dit complexe ou multicouches. PE : Polyéthylène LDPE : PE basse densité LLDPE : PE linéaire basse densité PET : Polyéthylène téréphtalate APET : Polyéthylène téréphtalate amorphe PS : Polystyrène PP : Polypropylène EPS : polystyrène expansé PVC : Polychlorure de vinyle EVA : Ethylène vinyle acétate copolymère EVOH : Ethylène alcool vinylique copolymère REVENDICATIONS 1) Film multicouche rétractable à la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend l'association, par contrecollage, d'un premier film orienté et non stabilisé thermiquement et. d'un second film soudant non orienté. 2) Film selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier film est bi-orienté. 3) Film selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier film est en polyoléfine. 4) Film selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier film est en polyéthylène linéaire basse densité. 5) Film selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins l'un desdits premier et second films est multicouche. 6) Film selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il a une épaisseur comprise entre 30 et 60 um. 7) Film selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit premier film est réticulé. 8) Film selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit premier film a une épaisseur comprise entre 12,5 à 40 um, et de préférence comprise entre 15 à 25 um. 9) Film selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit second film a une épaisseur comprise entre 15 à 80 um, et de préférence entre 25 et 50 um. 10) Film selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit second film a une face anti-buée. 11) Film selon la revendication 1 à 10, caractérisé en ce que ledit second film a une fonction barrière aux gaz. 12) Film selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une impression en "sandwich".