Brevet FR2861692A1 — publié le 20050506

La présente invention concerne un dispositif pour l'emballage d'objets sous film souple thermorétractable utilisant l'énergie d'un champ électromagnétique. Le conditionnement sous film thermorétractable souple est largement utilisé dans le domaine de l'emballage. C'est un mode de conditionnement particulièrement adapté pour le groupage de bouteilles d'eaux minérales, de bouteilles ou canettes de boissons gazeuses ou soft-drinks. Il est également utilisé, entre autres, pour le maintien de cartons, de sacs de produits granulaires ou pulvérulents empilés sur des palettes. Le film utilisé est un film en polyéthylène radicalaire qui, lorsqu'il est chauffé, se rétracte pour retrouver un état d'équilibre du matériau. Ce mode d'emballage apporte beaucoup d'avantages. Solidité, rapidité, économies. La thermorétraction du film est obtenue par chauffage du film grâce à de l'air chaud. Le ou les produits à emballer passent dans un four tunnel dans lequel l'air est chauffée grâce à des résistances chauffantes électriques, puis brassé dans le tunnel. On utilise aussi un pistolet ou des buses à air chaud alimentés au gaz ou à l'électricité. Le flux d'air est orienté manuellement ou automatiquement de façon à parcourir toute la surface du film à rétracter. Un inconvénient de ces procédés est la maîtrise de la température du film et donc la qualité de la rétraction. La quantité de chaleur à apporter dépend de l'épaisseur du film. Trop chaud le film peut se déchirer, se trouer. Pas assez chaud la rétraction est incomplète et l'aspect n'est pas celui attendu ou le maintien insuffisant. Certains objets à emballer craignent la chaleur et leur emballage peut être délicat (produits inflammables). Un autre inconvénient est l'homogénéité de température dans le four et donc l'homogénéité de la rétraction. En effet, le film d'emballage est quelquefois imprimé. L'impression sur le film avant rétraction doit tenir compte du facteur de rétraction pour garantir une image ou une lisibilité optimale après rétraction. Cela suppose une rétraction reproductible, donc un effet thermique parfaitement maîtrisé ce qui n'est pas toujours le cas dans les fours tunnel. Un autre inconvénient est la consommation d'énergie nécessaire pour chauffer l'air qui est un mauvais conducteur de chaleur. Un autre inconvénient est la nécessité d'attendre que le four soit à la bonne température pour démarrer la ligne d'emballage et attendre que le four soit froid pour faire les opérations de maintenance. Les arrêts et redémarrages sont donc longs et sources de perte de production. Le dispositif selon l'invention permet d'emballer sous film thermorétractable sans avoir les inconvénients cités ci-dessus. En effet, le dispositif selon l'invention, associe un film formulé à partir d'un ou plusieurs polymères conducteurs et d'un polymère thermorétractable avec un champ d'ondes électromagnétiques. Les polymères conducteurs électriques intrinsèques ou extrinsèques ont un facteur de perte élevé vis à vis des ondes électromagnétiques, haute fréquence et micro-ondes. En conséquence de quoi, ils s'échauffent. Cette chaleur diffuse dans le film au sein de la matrice constituée du polymère thermorétractable qui se rétracte. La caractéristique diélectrique du film est telle que son facteur de perte est compris entre 0,01 et 1. Les polymères conducteurs électriques peuvent être de type intrinsèques et extrinsèques. Les polymères conducteurs intrinsèques peuvent être choisis parmi la famille des polyanilines, polyacétylènes, polyphénylènes, polyphénylènevinylènes, polypyrroles, polythiophènes. Les polymères conducteurs extrinsèques sont obtenus par ajout de charges conductrices de type carboné ou métallique. Le procédé fonctionne également avec tout type de matériau ajouté à la matrice de façon à lui conférer un facteur de perte apte à provoquer son échauffement sous l'effet d'un champ électromagnétique. Le procédé suivant l'invention présente de nombreux avantages. Le champ d'ondes étant plus homogène que la chaleur utilisée dans le procédé classique, la rétraction est plus homogène, indépendante de l'épaisseur du film, mieux 15 maîtrisée, la qualité du produit fini emballé s'en trouve améliorée. La chaleur n'est présente qu'au sein du film et ne risque pas d'endommager le contenu. Les arrêts et démarrages des applicateurs sont, instantanés. Ce dispositif est particulièrement adapté à des conditionnements en faible cadence ou à fréquence très faible, traitement par lot individuel. En effet, l'absence de consommation d'énergie entre les rétractions et l'absence d'inertie thermique entraîne des économies d'énergie importantes. La vitesse de rétraction est beaucoup plus rapide. Cette propriété permet de concevoir des machines de rétraction pour des cadences élevées avec une plus grande compacité, une conception simplifiée du fait de l'absence de zone chaude. Cette technique permet également de rétracter des films à travers d'autres emballages tels qu'un carton par exemple ou tout autre matériau transparent aux ondes électromagnétiques. Ceci permet, par exemple de rétracter des films de calage dans des cartons déjà disposés sur la palette finie au lieu de faire l'opération de rétraction carton ouvert et, carton par carton, avant palettisation. Une configuration particulière consiste à utiliser un tapis convoyeur sur lequel les lots à grouper et à emballer sont disposés. Il sont recouverts du film en polymère conducteur thermorétractable non rétracté. Le tapis convoyeur traverse une enceinte métallique équipée d'applicateurs haute fréquence ou micro-ondes. Le choix du type d'applicateur et de la fréquence sont fonction des dimensions des pièces à emballer. La vitesse de défilement du tapis, la puissance des applicateurs ainsi que la géométrie des guides d'ondes sont étudiés en fonction de la configuration de l'enceinte et de la géométrie des objets à emballer. A la sortie du four tunnel, le film rétracté est refroidi par un courant d'air généré par un ventilateur. Ce procédé est particulièrement adapté pour la thermorétraction du polyéthylène qui n'a pas un facteur de perte suffisant pour être échauffé par un champ d'ondes électromagnétiques. Le film peut être réalisé de plusieurs façons et selon divers procédés. En monocouche (figure 5), un ou plusieurs matériaux à facteur de perte compris entre 0,1 et 0,01 sont utilisés purs ou mélangés à un polymère thermorétractable dans des proportions permettant d'obtenir une rétractation plus ou moins prononcée. En multicouches (figures 3 et 4), un film à facteur de perte compris entre 0,1 et 0,01 (10) est associé à un ou deux films de polymères thermorétractable (11). Le matériau à facteur de perte compris entre 0,1 et 0,01 (10) peut être associé au film en polymère thermorétractable (11) par enduction, par extrusion multicouches ou par calandrage. Le nombre de couches n'est pas limité. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention La figure 2 représente en coupe une variante permettant le traitement en continue par défilement dans un four tunnel. En référence à la figure 1, le dispositif comporte un film plastique thermorétractable (1) formulé avec un ou plusieurs polymères conducteurs. Le film enveloppe les objets à emballer et à grouper (4). Le dispositif est constitué d'une enceinte métallique (3), équipée d'un magnétron (5) de type haute fréquence ou micro-ondes, d'un brasseur d'ondes (2) équipé de pâles métalliques homogénéisant les ondes dans l'enceinte. En référence à la figure 2, le dispositif comporte un tapis convoyeur (9), sur lequel sont disposés les objets à emballer. Ces objets (4) sont entourés du film plastique thermorétractable (1) formulé avec un ou plusieurs polymères conducteurs. L'entrée et la sortie du four tunnel sont équipées de pièges d'ondes (8). Le four est équipé de deux magnétrons (7) reliés à une antenne (6). Un brasseur d'ondes (2) équipé de pâles métalliques homogénéise les ondes dans le four. A titre d'exemple non limitatif, un film de 50pm a été réalisé sur extrudeuse gonflage par mélange de 10% de polyaniline dopée et 90% de polyéthylène basse densité (FA 3220 de Borealis Polymers). Ce film a enveloppé un ensemble de 6 bouteilles d'eau minérale de 1,5L de contenance chacune. L'ensemble à été introduit dans une enceinte fermée métallique de 600 mm x 600 mm x 600mm, possédant un applicateur micro- ondes de 500W à une fréquence de 2450 MHz. Après 2 secondes d'application du champ électromagnétique le film s'est rétracté de façon homogène autour des bouteilles d'eau. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'emballage et au groupage de tout type d'objets sous film souple en polyoléfines. -4-REVENDICATIONS 1) Dispositif pour rétracter un film thermorétractable (1) caractérisé en ce qu'il comporte un film plastique soumis à un champ électromagnétique, ledit film plastique (1) est constitué d'un polymère thermorétractable et d'un matériau dont le facteur de perte entraîne son échauffement sous l'effet du champ électromagnétique appliqué. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le film plastique (1) souple est réalisé en monocouche par mélange d'une charge conductrice de type carbone, métal ou d'un matériau à facteur de perte compris entre 0.01 et 1 à la fréquence du champ électromagnétique, dans une matrice polymère non conductrice et thermorétractable. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le film plastique (1) souple est réalisé en monocouche par mélange d'un ou plusieurs polymères conducteurs et d'un polymère thermorétractable non conducteur. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le film plastique (1) souple est réalisé en multicouches. Une ou plusieurs couches sont constituées d'un matériau thermorétractable non sensible au champ électromagnétique (11), associées à une ou plusieurs couches à fort facteur de perte (10) s'échauffant sous l'effet du champ électromagnétique 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par l'utilisation de polymères conducteurs purs ou en mélange pour constituer la couche à fort facteur de perte (10). 6) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par l'utilisation d'un mélange d'une charge conductrice de type carboné, métallique ou d'un matériau à facteur de perte compris entre 0.01 et 1 à la fréquence du champ électromagnétique, dans une matrice polymère non conductrice pour constituer la couche à fort facteur de perte (10). 7) Dispositif selon les revendications 3 et 5 caractérisé par l'utilisation d'un polymère conducteur électrique intrinsèque de la famille des polyanilines, polyacétylènes, 25 polyphénylènes, polyphénylènevinylènes, polypyrroles, polythiophènes.