Brevet FR2868400A1 — publié le 20051007

OPERCULES PREDECOUPES POUR POTS DE GRANDE CONTENANCE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des opercules prédécoupés destinés à obturer des pots contenant des produits laitiers frais, et plus particulièrement des opercules destinés à obturer des pots de contenance allant de 200 ml à 500 ml, voir 1 litre, le contenu de tels pots étant typiquement de la crème fraîche ou du fromage blanc, ou un dessert réfrigéré, destinée à être consommée en plusieurs fois. L'invention ne concerne donc ni l'obturation des pots de yaourt qui sont intégralement consommés une fois ouverts, pots de 120 g qui ont contenance d'environ 125 ml, ni l'obturation de pots par utilisation d'un matériau d'operculage en bande. ETAT DE LA TECHNIQUE Les opercules de pots de produits laitiers frais, typiquement les pots de crème, sont généralement d'opercules gaufrés en aluminium de 30 m à 50 m d'épaisseur, le gaufrage étant généralement de type "vermisseau", un tel gaufrage correspondant à une déformation localisée de la totalité de la surface de l'opercule, les parties en creux succédant aux parties en relief de manière ininterrompue sur la totalité de le surface de l'opercule, de manière à assurer le dépilage des piles d'opercules. Ces opercules ont un diamètre allant de 75 mm à 150 mm, alors que les opercules de pots de yaourt ont typiquement un diamètre moyen inférieur à 75 mm. Les opercules d'aluminium selon l'état de la technique sont largement utilisés car ils permettent d'obtenir un repli plastique de l'opercule afin de pouvoir rabattre l'opercule sur le pot, après utilisation, l'opercule, après une première ouverture, étant resté solidarisé au pot par une fraction de son cordon de scellage. Même si l'opercule rabattu ne constitue pas une fermeture hermétique, il forme une barrière suffisante pour éviter que les odeurs des produits frais conservés dans le réfrigérateur ne se mélangent rapidement. On sait aussi qu'il existe, notamment pour obturer des pots de yaourt, des matériaux d'operculage en matière plastique ou métalloplastiques à base d'Al et PE. Ces matériaux, même s'ils améliorent nettement la résistance à la déchirure lors de l'ouverture du pot, ne permettent pas de l'éviter complètement en particulier parce que la force de scellage entre le pot, qui est généralement en PS ou en PP, est très élevée. PROBLEMES POSES Les opercules d'aluminium selon l'état de la technique présentent cependant plusieurs 15 inconvénients: - d'une part, ces opercules se déchirent facilement, notamment lors de l'ouverture du pot, - d'autre part, si l'on augmente l'épaisseur d'aluminium, ces opercules sont de coût prohibitif. Les opercules prédécoupés en matière plastique ne conviendraient pas pour obturer des pots de crème, notamment parce qu'ils ne forment pas une barrière assez élevée à l'oxygène et à la lumière et que leur capacité de tenue au pli ne permet pas de maintenir plié l'opercule après première ouverture pour accéder au produit à consommer, puis de le déplier afin de le repositionner sur le pot pour l'obturer de manière non étanche en vue de repositionner l'opercule sur le pot. Les opercules prédécoupés métalloplastiques à base d'Al et PE ne conviendraient pas davantage car ils ne permettraient pas d'avoir simultanément: - un opercule économique, - un opercule plan et facile à dépiler, - un opercule de haute résistance à la déchirure, - un opercule présentant un repli non élastique suffisant pour refermer le pot après une première ouverture. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'opercule prédécoupé, destiné à obturer un pot, typiquement en PS ou PP, de grande capacité allant typiquement de 200 ml à 1 litre, formé par découpage d'un matériau multicouche comprenant une couche d'aluminium Al, une couche de matière plastique MP et une couche intérieure de scellage CS, est caractérisé en que: a) les épaisseurs EA1 et EMP des couche d'Al et de matière plastique MP sont telles que EAI / EMP sont compris entre 0, 5 et 4, b) la somme des épaisseurs EA1 + EMP est comprise entre 30 m et 100 m, c) l'épaisseur EAI de la couche d'aluminium est comprise entre 15 m et 45 m, d) ladite matière plastique MP est un film, typiquement biorienté, comprenant du PET et/ou du PA et/ou du PP, et/ou du PE, e) ledit opercule comprend un moyen de dépilage, typiquement un moyen de gaufrage, choisi pour que la résistance à la déchirure d'un opercule gaufré ou dudit matériau multicouche gaufré soit au moins égale à 80% de la résistance à la déchirure d'un opercule correspondant non gaufré ou dudit matériau multicouche non gaufré, de manière à obtenir un opercule qui soit simultanément parfaitement plan, dépilable, économique, à repli non élastique assurant une re-fermeture du pot après une première ouverture, et qui présente une résistance élevée à la déchirure. Grâce à cette combinaison de moyens a) à e), il a été possible d'avoir des opercules qui répondent aux problèmes posés. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 représente, en coupe, un matériau multicouche d'un opercule (1) selon l'invention, avec, de l'extérieur vers l'intérieur: VSI / IP / Al / MP / CS, VSI, IP, Al, MP, CS désignant respectivement une couche externe de vernis de surimpression, une impression, la couche d'aluminium, la couche de matière plastique, et la couche de scellage. La figure 2 représente, en coupe, une vue agrandie de portion d'opercule avec un treillis de points en relief (2) formés par un gaufrage à l'aide d'aiguilles. La figure 3 représente une vue de dessous de la portion d'opercule de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Selon l'invention, ladite matière plastique MP peut être choisie, de préférence, parmi un PET bi-orienté OPET, ou un PA bi-orienté OPA, ou un PP bi-orienté OPP. Mais, on peut aussi prendre comme matière plastique MP un film monoorienté à base de PA, de PE ou de PP. On peut encore prendre comme matière plastique MP un film co-extrudé multicouche du type PE/PA/PE ou PP/PA/PP. Dans tous les cas, il a été trouvé important que ladite matière plastique soit un film présentant un taux d'allongement relativement faible, afin que soit limité l'allongement dudit film durant la formation du complexe ou matériau multicouche Al / MP, et qu'ainsi soit également limité l'effet de roulage après formation dudit complexe, c'est-à-dire la tendance de toute portion du film en matériau multicouche Al / MP à ne pas rester plan et à typiquement se recourber à la manière d'une "tuile". Typiquement, ladite épaisseur EAI de la couche d'Al peut être comprise entre 20 et 45 m, de préférence entre 25 m et 40 m. Une telle plage d'épaisseur a été trouvée adaptée pour obtenir un opercule présentant un repli non élastique suffisant pour refermer le pot après une première ouverture. Ledit matériau multicouche peut comprendre la succession de couches Al, MP et CS représentée symboliquement par Al / MP / CS. Une couche adhésive Ad peut assurer la solidarisation ou complexage des couches Al et MP, de manière à ce que ledit matériau multicouche comprenne la succession de couches Al / Ad / MP / CS, la force d'adhérence entre les couches Al et MP étant typiquement supérieure à la force d'adhérence entre la couche CS et ledit pot. En effet, ladite couche MP de matière plastique peut comprendre ou non des moyens d'adhérence à la couche d'Al. Ainsi, une couche de PP peut comprendre un copolymère comprenant typiquement des groupements acides aptes à assurer une adhérence directe de ladite couche MP de matière plastique sur ladite couche Al. Selon une modalité de l'invention, ladite couche de scellage CS peut comprendre un vernis thermoscellant formée par application d'une solution de vernis thermoscellant en milieu solvant sur la couche de matière plastique MP d'un matériau multicouche comprenant Al / MP ou Al / Ad / MP, une couche d'accrochage étant éventuellement appliquée entre lesdites couches MP et CS. Selon une autre modalité de l'invention, ladite couche de scellage CS peut être une couche de matière plastique extrudée CS' typiquement formée avec ladite couche de matière plastique MP, le matériau multicouche MP / CS', typiquement coextrudé, étant ensuite solidarisé ou complexé à la couche Al. Quelle que soit la modalité de l'invention, l'épaisseur EMP de ladite couche de matière plastique peut être comprise entre 8 m et 50 m, et peut aller de préférence de 12 m à 25 30 m. Typiquement, ladite matière plastique peut présenter un module d'élasticité ou de Young supérieur à 200 MPa. Ladite matière plastique peut comprendre une charge de renfort, à une teneur pondérale typiquement comprise entre 1% et 10%, et de préférence comprise entre 1% et 5%. Cette charge de renfort peut avoir un double rôle, d'une part augmenter les caractéristiques mécaniques intrinsèques de la couche MP de matière plastique, d'autre part, faciliter le repli non élastique de l'opercule, de manière à obtenir un opercule comprenant une épaisseur moindre de la couche d'Al, tout en présentant à la fois une résistance à la déchirure et un repli non élastique suffisant pour refermer le pot après une première ouverture satisfaisants. Ladite couche de scellage CS ou CS' peut être choisie en nature, typiquement à base d'EVA ou d'un polymère acrylique, de manière à obtenir un opercule pelable, avec une force de pelage allant de 200 N/15mm à 2000 N/15mm, et de préférence de 400 N/15mm à 1000 N/15mm. Selon l'invention, il est avantageux de choisir pour la couche de scellage une matière qui conduise à un pelage uniforme et avec une force de pelage relativement faible. En effet, la demanderesse a observé qu'il était possible dans ce cas de diminuer les épaisseurs des différentes couches Al et MP, en particulier d'assurer une bonne résistance à la déchirure de l'opercule avec une épaisseur EMp prise en relation avec la force de pelage de l'opercule. Ladite couche de scellage CS peut présenter une épaisseur Ecs allant de 1 gm à 5 m, et de préférence de 2 m à 4 m. Ladite couche de scellage CS' peut présenter une épaisseur EC5, allant de 5 m à 20.im. Selon l'invention, et comme illustré sur la figure 1, une impression IP peut être formée sur la face externe de la couche Al, ladite impression IP étant typiquement protégée par une couche de vernis de sur-impression VSI ou par un film protecteur FP. En effet, le matériau multicouche Al / MP / CS sert généralement de support, sur sa face externe, à une impression IP qui peut tout à la fois constituer une information pour identifier le contenu du pot (nature, composition, fournisseur, marque du produit, etc...) et pour décorer l'opercule et le rendre attractif. Selon une modalité de l'invention, et comme illustré sur les figures 2 et 3, ledit moyen de dépilage peut être un moyen de gaufrage par points à l'aide d'un gaufrage dit "aiguille", avec une densité de points inférieure à 20 points par cm2, lesdits points ne déformant qu'une fraction de la surface plane dudit opercule inférieure à 5 %. En effet, d'une part, les opercules prédécoupés étant sous forme d'une pile d'opercules, pile qui est placé dans un puits ou bac d'alimentation d'une machine de conditionnement, il importe que les opercules puissent être prélevés un à un et à grande cadence par le dessous de la pile. Typiquement, lesdits points peuvent être espacés de 3 mm, lesdits points étant typiquement formés par pénétration de pointes d'aiguilles dans ledit matériau multicouche sur une profondeur suffisante pour entraîner une déformation permanente dudit matériau perpendiculairement au plan dudit matériau multicouche, sans amorcer de déchirure dudit matériau multicouche. Cependant, ledit moyen de dépilage peut être formé par une pluralité de surépaisseurs locales et discontinues formées typiquement par et/ou sur ladite couche CS. EXEMPLES DE REALISATION A) On a fabriqué les opercules pré-découpés de 95,5 et 116,6 mm de diamètre selon le tableau qui suit: Référence Couche Al Couche Ad Couche MP Couche CS Moyen de Essai (Al recuit) = OPET Dépilage 1 EAI = 45 gm ------------- -------------- Standard 1 * Gaufré art antérieur "vermisseau" 2 EA1= 37 gm ------------- -------------- Standard 2* Gaufré art antérieur "vermisseau" 3 EAI = 37 gm ------------- -------------Standard 1 * Non gaufré 4 EA1= 37 gm ------------ -------------- Idem Gaufré "aiguille" EA1= 37 m ------------- --------------- Idem Gaufré art antérieur "vermisseau" 6 EAI = 37 m Colle 3 gm EMp =12 gm Idem Non gaufré invention 7 EA1= 37 m Colle 3 m EMP =12 m Idem Gaufré invention "aiguille" 8 EA1= 37 m Colle 3 m EMP =12 gm Idem Gaufré invention "vermisseau" 9 EA1= 30 m --------------- --------------- Idem Non gaufré EA1= 30 m -- ------------- --------------- Idem Gaufré "aiguille" 11 EA1= 30 m --------------- --------------- Idem Gaufré "vermisseau" 12 EA1= 30 pm Colle 3 m EMP =12 m Idem Non gaufré invention 13 EAI = 30 m Colle 3 m EMP =12 m Idem Gaufré invention "aiguille" 14 EAI = 30 m Colle 3 m EMP = 12 m Idem Gaufré invention "vermisseau" * standard 1 = vernis base acrylique modifiée, et standard 2 = couche co- extrudée de copolymère éthylénique (EMA ou EVA) à 20-30 g/m2 Dans tous les cas, la couche extérieure d'Al a été imprimée, au besoin avec une couche 5 de prélaquage ou de vernis d'accrochage, l'impression IP étant recouverte d'un vernis de sur-impression. On a fabriqué aussi d'autres opercules à base d'OPP. B) Résultats obtenus: to Les opercules obtenus précédemment ont été thermoscellés sur des pots en PS et sur des pots en PP, sur machine de thermoscellage BHS avec mors plat de 3 mm, un temps de scellage de 1 s et une pression de 0,4 bars (0,04 MPa), et cela à 3 températures: 200 C, 215 C et 230 C. On a mesuré, sur film ou matériau multicouche: B l) la résistance à la déchirure non amorcée dans le sens long et dans le sens travers, en Newtons (2 valeurs: sens long / sens travers), B2) la charge à la rupture sur éprouvette de 15 mm de largeur, B3) le taux d'allongement, On a mesure sur opercule thermoscellé : B4) la résistance à l'éclatement, B5) la force de pelage au début, en cours et en fin de pelage, B6) l'aptitude de l'opercule au repli non élastique pour refermer le pot. On a testé sur une pile d'opercules prédécoupés l'aptitude au dépilage (B7) No essai B1 (N) B2 B3 B4 B5 B6 B7 1 16/ 18 + + + ++ ++ + 2 22/22 + + 0 ++ ++ + 3 19/ 19 + + 0 ++ ++ ++ 4 19/19 + + 0 ++ ++ ++ 13/ 14 0 0 0 ++ ++ ++ 6 46/40 ++ ++ ++ ++ ++ + 7 46/40 ++ ++ ++ ++ ++ ++ 8 36/32 ++ ++ ++ ++ ++ ++ 9 15/15 + + 0 ++ ++ + 15/15 + + 0 ++ ++ ++ 11 12/ 12 0 0 0 ++ ++ ++ 12 30/30 ++ ++ ++ ++ ++ + 13 30/30 ++ ++ ++ ++ ++ ++ 14 25/24 ++ ++ ++ ++ ++ ++ Ces résultats ont été traduits qualitativement par cinq niveaux: - excellent ou ++ - bon ou + - acceptable ou 0 - mauvais ou - - très mauvais ou - - D'autres essais ont été effectués avec des opercules selon l'invention comprenant une couche d'aluminium de 25 gm et une couche de 12 m de PET. Ces opercules, compte tenu de leur grand diamètre, ne sont pas assez rigides pour se maintenir dans le puits de dépilage servant à alimenter les machines de conditionnement actuelles. En effet, dans les machines de conditionnement actuelles, la pile d'opercules est maintenue par des ergots latéraux, et c'est l'opercule du dessous de pile qui est prélevé. C) Conclusions: Les études entreprises par la demanderesse ont montré que pour obtenir des résistances à la déchirure non amorcée équivalentes à celles d'un matériau sous forme de complexe "Al 37 m / OPET 12 m", il faudrait avoir une épaisseur d'aluminium d'au moins 80 m, ce qui ne serait économiquement acceptable. Ces études ont montré d'une part la possibilité d'avoir des opercules présentant une haute résistance à la déchirure (voir essais 6, 7, 8, 12, 13 et 14), même avec une couche d'aluminium d'épaisseur aussi faible que de 30 u m, et avec un film PET de 12 m, de faible épaisseur également. Ces études ont montré d'autre part l'importance du type de gaufrage: un gaufrage par points de type "aiguille" ne diminue pas la résistance à la déchirure, contrairement aux moyens de gaufrage utilisés habituellement. AVANTAGES DE L'INVENTION L'invention présente de grands avantages. En effet, elle permet d'obtenir des opercules prédécoupés qui répondent à l'ensemble des problèmes posés, tant sur le plan économique que sur le plan technique, et cela à tous les stades de l'opercule, qu'il s'agisse de sa fabrication, de son scellage sur des pots, de son aptitude à protéger durablement le contenu des pots, de sa facilité d'ouverture et de refermeture par le consommateur final. Io REVENDICATIONS 1. Opercule prédécoupé, destiné à obturer un pot, typiquement en PS ou PP, de grande capacité allant typiquement de 200 ml à 1 litre, formé par découpage d'un matériau multicouche comprenant une couche d'aluminium Al, une couche de matière plastique MP et une couche intérieure de scellage CS, caractérisé en que: a) les épaisseurs EAI et EMp des couche d'Al et de matière plastique MP sont telles que EAI / EMp sont compris entre 0,5 et 4, b) la somme des épaisseurs EAI + EMP est comprise entre 30 m et 100 m, c) l'épaisseur EA1 de la couche d'aluminium est comprise entre 15 m et 45 m, d) ladite matière plastique MP est un film, typiquement bi- orienté, comprenant du PET, et/ou du PA, et/ou du PP, et/ou du PE, e) ledit opercule comprend un moyen de dépilage, typiquement un moyen de gaufrage, choisi pour que la résistance à la déchirure d'un opercule gaufré ou dudit matériau multicouche gaufré soit au moins égale à 80% de la résistance à la déchirure d'un opercule correspondant non gaufré ou dudit matériau multicouche non gaufré, de manière à obtenir un opercule qui soit simultanément parfaitement plan, dépilable, économique, à repli non élastique assurant une re-fermeture du pot après une première ouverture, et qui présente une résistance élevée à la déchirure. 2. Opercule selon la revendication 1 dans lequel ladite matière plastique MP est choisie parmi un PET bi-orienté OPET, ou un PA bi-orienté OPA, ou un PP bi-orienté OPP. 3. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 2 dans lequel ladite épaisseur 25 EAI de la couche d'Al est comprise entre 20 et 45 m, de préférence entre 25 m et 40 m. 4. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit matériau multicouche comprend la succession de couches Al, MP et CS représentée 30 symboliquement par Al / MP / CS. 5. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel une couche adhésive Ad assure la solidarisation ou complexage des couches Al et MP, de manière à ce que ledit matériau multicouche comprenne la succession de couches Al / Ad / MP / CS, la force d'adhérence entre les couches Al et MP étant typiquement supérieure à la force d'adhérence entre la couche CS et ledit pot. 6. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ladite couche de scellage CS comprend un vernis thermoscellant formée par application d'une solution de vernis thermoscellant en milieu solvant sur la couche de matière plastique MP d'un matériau multicouche comprenant Al / MP ou Al / Ad / MP, une couche d'accrochage étant éventuellement appliquée entre lesdites couches MP et CS. 7. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ladite couche de scellage CS est une couche de matière plastique extrudée CS' typiquement formée avec ladite couche de matière plastique MP, le matériau multicouche MP / CS', typiquement coextrudé, étant ensuite solidarisé ou complexé à la couche Al. 8. Opercule selon une quelconque des revendications 3 à 7 dans lequel l'épaisseur EMP de ladite couche de matière plastique est comprise entre 8 gm et 50 m, et va de 20 préférence de 12 m à 30 m. 9. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ladite matière plastique présente un module d'élasticité ou de Young supérieur à 200 MPa. 10. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel ladite matière plastique comprend une charge de renfort, à une teneur pondérale typiquement comprise entre 1% et 10%, et de préférence comprise entre 1% et 5%. 11. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel ladite couche de scellage CS ou CS' est choisie en nature, typiquement à base d'EVA ou d'un polymère acrylique, de manière à obtenir un opercule pelable, avec une force de pelage allant de 200 N/15mm à 2000 N/15mm, et de préférence de 400 N/15mm à 1000 N/ 15mm. 12. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel ladite couche 5 de scellage CS présente une épaisseur Ecs, allant de 1 m à 5 m, et de préférence de 2 m à 4 m. 13. Opercule selon une quelconque des revendications 7 à 11 dans lequel ladite couche de scellage CS' présente une épaisseur Ecs' allant de 5 m à 20 m. 14. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel une impression IP est formée sur la face externe de la couche Al, ladite impression IP étant typiquement protégée par une couche de vernis de surimpression VSI ou par un film protecteur FP. 15. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ledit moyen de dépilage est un moyen de gaufrage par points, avec une densité de points inférieure à 20 points par cm2, lesdits points ne déformant qu'une fraction de la surface plane dudit opercule inférieure à 5 %. 16. Opercule selon la revendication 1 5 dans lequel lesdits points sont espacés de 3 mm, lesdits points étant typiquement formés par pénétration de pointes d'aiguilles dans ledit matériau multicouche sur une profondeur suffisante pour entraîner une déformation permanente dudit matériau perpendiculairement au plan dudit matériau multicouche. 17. Opercule selon une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ledit moyen de dépilage est formé par une pluralité de surépaisseurs locales et discontinues formées typiquement par et/ou sur ladite couche CS.