Brevet FR2944024A1 — publié le 20101008

92FDEP doc La présente invention concerne un matériau thermoformable en feuille. Elle concerne également un complexe thermoformable ainsi qu'une barquette alimentaire thermoformée. On connaît des barquettes alimentaires réalisées par thermoformage d'un 5 complexe tricouche XPSIEVOH/PE. Ce complexe permet de cumuler les avantages des propriétés de chacune des couches. Le polystyrène expansé (XPS) en couche externe offre un aspect granuleux à la barquette alimentaire, aspect que les consommateurs apprécient. La couche interne d'éthylène-alcool vinylique (EVOH) procure à la 10 barquette une grande étanchéité aux gaz. La propriété d'étanchéité aux gaz de cette couche est essentielle. En effet, les aliments contenus dans la barquette alimentaire peuvent nécessiter un conditionnement sous atmosphère protectrice. C'est le cas de la viande par exemple. L'atmosphère protectrice est habituellement constituée par un mélange 15 gazeux de dioxygène 02 et de dioxyde de carbone CO2. L'étanchéité de la couche interne évite les fuites des gaz et permet le maintien d'une telle atmosphère protectrice, ce qui est essentiel pour une conservation satisfaisante des aliments contenus dans la barquette alimentaire. La couche externe de polyéthylène (PE) protège la couche d'EVOH de 20 l'humidité interne de la barquette. La présence de cette couche imperméable à l'humidité est essentielle car la propriété utile de l'EVOH, à savoir l'étanchéité aux gaz, se détériore rapidement en présence d'humidité. Mais ces barquettes présentent plusieurs inconvénients. Comme un tel complexe est constitué de trois couches en matériaux 25 différents non séparables, il ne peut pas être recyclé de façon sélective pour en séparer les composants. Une barquette alimentaire réalisée dans un tel complexe présente donc un fort impact environnemental. L'EVOH est un matériau très coûteux. Du fait de la présence de la couche interne d'EVOH, un tel complexe 30 présente donc l'inconvénient majeur d'être coûteux. Afin de réduire le coût, d'assurer une bonne étanchéité aux gaz, et d'obtenir un matériau pouvant être recyclé, on peut tenter de remplacer le complexe tricouche XPSIEVOHIPE par du polyéthylène téréphtalate amorphe monocouche (APET). 35 Les propriétés de barrière aux gaz de l'APET, quoique inférieures à celles de l'EVOH, sont environ 1000 fois supérieures à celles du polyéthylène (PE), ce qui peut garantir une étanchéité suffisante dans les conditions d'usage des 92FDEP.doc 2 barquettes alimentaires. L'utilisation d'une monocouche d'APET permet aussi d'obtenir une barquette alimentaire parfaitement recyclable. Cependant, l'APET présente naturellement un aspect brillant et transparent que les consommateurs n'apprécient pas. Ainsi, l'utilisation d'une monocouche d'APET pour réaliser une barquette alimentaire ne semble pas appropriée. Un premier problème proposé par la présente invention est de prévoir un matériau thermoformable en feuille qui présente des propriétés de barrière aux gaz, qui permette son utilisation pour le conditionnement de barquettes alimentaires, qui soit peu coûteux, mat, opaque et recyclable. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose, selon un premier mode de réalisation, un matériau thermoformable en feuille, comprenant du polyéthylène téréphtalate amorphe (APET) et du talc, dans lequel la proportion de talc est inférieure à environ 15% en poids du matériau, et qui comprend en outre un colorant, de préférence minéral. Le polyéthylène téréphtalate amorphe est un matériau naturellement brillant et transparent. Il présente des propriétés de barrière aux gaz qui sont satisfaisantes et qui permettent d'utiliser le matériau thermoformable pour fabriquer une barquette alimentaire pour la conservation d'aliments conditionnés sous atmosphère protectrice. De plus, un tel matériau monocouche présente l'avantage d'être recyclable. L'utilisation de colorant permet d'opacifier le matériau thermoformable. La proportion de talc utilisée est suffisante pour enlever le brillant au matériau thermoformable. Ainsi, lorsque ce matériau est utilisé pour fabriquer une barquette 25 alimentaire, le consommateur trouve te côté opaque et mat qu'il apprécie. La faible proportion en poids de talc permet d'obtenir un matériau thermoformable peu coûteux et facilement recyclable. De façon avantageuse, on peut prévoir que la proportion en talc est comprise entre environ 1% en poids et environ 10% en poids du matériau. 30 Une telle plage de proportion de talc en poids du matériau permet d'obtenir un matériau thermoformable encore moins coûteux et encore mieux recyclable, présentant les propriétés de barrière aux gaz recherchées, et étant suffisamment mat et opaque. Avantageusement, on peut prévoir que le talc est sous la forme de grains 35 dont la taille est comprise entre environ 1 pm et environ 10 pm. 92FDEP.doc 3 On peut avantageusement prévoir que le colorant est du dioxyde de titane (TiO2) et que la proportion de colorant est comprise entre environ 1% en poids et environ 10% en poids du matériau. Le dioxyde de titane est un colorant minéral qui est peu coûteux et qui est 5 recyclable. Pour réduire encore le coût, la présente invention propose de prévoir, selon un second mode de réalisation, un complexe thermoformable qui comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe et une feuille du matériau thermoformable en feuille selon la composition définie dans le ,premier mode de 10 réalisation ci-dessus. Pour le recyclage, le complexe thermoformable est chauffé. On obtient alors un mélange de matière plastique, de talc et de colorant. La proportion en poids de talc dans le mélange total du complexe est donc très inférieure à la proportion en poids de talc dans la feuille de matériau thermoformable. Par l'ajout 15 d'une quantité déterminée de talc dans le mélange, on obtient à nouveau la proportion désirée de talc inférieure à environ 15 % en poids du mélange. Des feuilles de matériau selon le premier mode de réalisation peuvent alors être réalisées à partir du mélange recyclé. Avantageusement, on peut prévoir que la proportion en poids de la feuille 20 de polyéthylène téréphtalate amorphe est supérieure à environ 95% du poids total du complexe. Ainsi, la proportion en poids de la feuille du matériau selon le premier mode de réalisation par rapport au poids total du complexe est inférieure à environ 5 %. La proportion de talc par rapport au poids total dans le mélange pour le 25 recyclage est donc d'environ 0,75 %. Il suffit d'ajouter du talc pour atteindre 15 % pour que ce mélange recyclé permette de fabriquer des feuilles du matériau thermoformable selon le premier mode de réalisation. On peut avantageusement prévoir que la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe comprend du polyéthylène téréphtalate amorphe PCR. 30 Le polyéthylène téréphtalate amorphe PCR est issu du recyclage de bouteilles en matière plastique. Son utilisation permet de diminuer encore le coût et de réduire l'impact environnemental du complexe thermoformable. De façon avantageuse, on peut prévoir que la proportion de polyéthylène téréphtalate amorphe PCR est comprise entre environ 1 % et environ 50 % en 35 poids de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe. Avantageusement, on peut prévoir que le complexe thermoformable comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe et deux feuilles du 92FDEP.doc 4 matériau thermoformable selon le premier mode de réalisation de l'invention, les deux feuilles du matériau thermoformable selon le premier mode de réalisation de l'invention étant disposées de part et d'autre de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe, pour réaliser une couche interne de complexe et deux couches externes de complexe. La proportion de talc dans le mélange pour recyclage est donc plus grande que 0,75 % mais reste inférieure à 15 %. Ainsi, par ajout de talc on obtient encore un mélange adéquat pendant un recyclage. Un tel complexe est simple d'utilisation. En effet, comme les couches externes sont identiques, aucun sens ne doit être privilégié ce qui facilite l'utilisation du complexe. De façon avantageuse, on peut prévoir que chaque couche externe présente une épaisseur d'environ 50 pm. On peut avantageusement prévoir que le complexe est réalisé par co-extrusion avec utilisation de trois têtes d'extrusion indépendantes, une pour chaque couche. Ce procédé de fabrication est facile à mettre en oeuvre et peu coûteux. Un autre problème proposé par la présente invention est de prévoir une barquette alimentaire réalisée en un matériau thermoformable en feuille, qui présente des propriétés de barrière aux gaz, qui soit peu coûteuse, mate, opaque et recyclable. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention prévoit, selon un autre aspect, une barquette alimentaire qui est réalisée par thermoformage à partir d'un matériau thermoformable en feuille selon le premier mode de réalisation de l'invention ou à partir d'un complexe thermoformable selon le second mode de réalisation de l'invention. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe à grande échelle d'une feuille d'un matériau thermoformable selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe à grande échelle d'un complexe thermoformable selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe à grande échelle d'un complexe thermoformable selon un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est un graphique comparatif de la perméabilité à l'oxygène de différents polymères. 92FDEP.doc La figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'une feuille F de matériau thermoformable comprenant un mélange de polyéthylène téréphtalate amorphe 1, de talc 10, et de colorant 100. Le talc 10 est avantageusement sous forme de grains tels que représentés. Une telle feuille F de 5 matériau thermoformable est obtenue par extrusion d'un mélange de polyéthylène téréphtalate amorphe, de talc, et de colorant. Les grains de talc présentent avantageusement une taille d'environ 1 pm à environ 10 pm, pour une épaisseur E de feuille d'environ 500 pm. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation d'un complexe thermoformable 2. Ce complexe thermoformable 2 comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe 3 et une feuille F1 du matériau thermoformable en feuille semblable à celui de la feuille F de la figure 1. La figure 3 illustre un second mode de réalisation d'un complexe thermoformable 2. Ce complexe thermoformable 2 comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe 3 et deux feuilles F1 et F2 en matériau thermoformable semblable à celui de la feuille F de la figure 1. Les deux feuilles F1 et F2 du matériau thermoformable semblable à celui de la feuille F de la figure 1 sont disposées de part et d'autre de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe 3. La feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe 3 forme une couche interne Cl et les feuilles FI et F2 forment deux couches externes CE1 et CE2. Dans ce mode de réalisation chaque couche externe CE1 ou CE2 présente une épaisseur de 50 pm environ, correspondant à environ 10% de l'épaisseur totale du complexe thermoformable 2. La figure 4 illustre en comparaison la perméabilité à l'oxygène d'une 25 feuille monocouche pour plusieurs matériaux. On constate que l'EVOH est quasi imperméable à l'oxygène, et que le polyéthylène téréphtalate amorphe (APET) est très faiblement perméable à l'oxygène. Des mesures de brillance ont été effectuées selon la norme EN ISO 2813 avec une mesure d'inclinaison de 60°, pour déterminer l'effet satisfaisant de la 30 proportion choisie de talc. De façon surprenante, ces mesures ont également montré que l'aspect mat était créé par la synergie entre la présence de talc en proportion adéquate et le thermoformage. Pour ces mesures, la matière de référence était le polyéthylène téréphtalate amorphe blanc. Deux feuilles de polyéthylène téréphtalate amorphe 35 présentant une épaisseur de 500 pm ont été testées. Le premier type de feuille comportait une couche de 50 pm de polyéthylène téréphtalate amorphe contenant 5 % en poids de colorant TiO2. Le second type de feuille comportait une couche de 92FOEP doc 6 50 pm de polyéthylène téréphtalate amorphe avec 5 % en poids de colorant TiO2 et 3 % en poids de talc. Des mesures de brillance pour ces deux types de feuilles ont été effectuées avant et après leur thermoformage. Pour les mesures avant thermoformage, vingt mesures de brillance ont été effectuées pour chacune des deux feuilles. Ces mesures avant thermoformage ont donné pour le premier type de feuilles des valeurs comprises dans une plage allant de 85,8 à 99,5 Gloss Unit (GU). Pour le second type de feuilles, les valeurs de brillance étaient comprises dans une plage de 90,9 à 98,4 Gloss Unit (GU). La brillance moyenne mesurée pour le premier type de feuilles était d'environ 96,3 Gloss Unit (GU) alors que celle du second type était d'environ 95,5 Gloss Unit (GU). Ainsi, la seule présence de talc n'a pas conféré de manière nette et incontestable au second type de feuille un aspect mat. Pour les mesures après thermoformage, les deux feuilles ont été thermoformées avec un rapport d'étirement de 2, ce qui correspond au taux d'étirement usuel pour des barquettes alimentaires pour la viande. Vingt mesures de brillance ont été effectuées pour chacune des deux feuilles. Pour le premier type de feuille, les valeurs de brillance étaient comprises dans une plage de 35,6 à 52,9 Gloss Unit (GU). Pour le second type de feuille, les valeurs de brillance étaient comprises dans une plage de 18,5 à 33,2 Gloss Unit (GU). La mesure la plus haute pour le second type de feuille est significativement inférieure à la mesure la plus basse pour le premier type de feuille. La brillance moyenne mesurée pour le premier type de feuille était d'environ 45,3 Gloss Unit (GU) alors que celle du second type de feuille était d'environ 27,3 Gloss Unit (GU). Ainsi, après thermoformage, le matériau thermoformable en feuille est significativement moins brillant en présence de talc, même en proportion faible. Le thermoformage d'un complexe comprenant une couche superficielle de 50 pm d'épaisseur contenant elle-même 3 % en poids de talc suffit pour donner 30 le caractère mat et coloré satisfaisant pour une utilisation en barquette alimentaire thermoformée pour la viande. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 35 REVENDICATIONS1. Matériau thermoformable en feuille (F), comprenant du polyéthylène téréphtalate amorphe (1) (APET) et du talc (10), caractérisé en ce que la proportion de talc (10) est inférieure à environ 15% en 5 poids du matériau, et en ce qu'il comprend en outre un colorant (100), de préférence minéral. 2. Matériau thermoformable en feuille (F) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en talc (10) est comprise entre environ 1% en poids et environ 10% en poids du matériau. 10 3 ù Matériau thermoformable en feuille (F) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le talc (10) est sous la forme de grains dont la taille est comprise entre environ 1 pm et environ 10pm. 4 ù Matériau thermoformable en feuille (F) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le colorant (100) est du dioxyde de 15 titane (TiO2) et en ce que la proportion de colorant (100) est comprise entre environ 1% en poids et environ 10% en poids du matériau. ù Complexe thermoformable (2), caractérisé en ce qu'il comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3) et une feuille (FI) du matériau thermoformable en feuille selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 20 6 ù Complexe thermoformable (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la proportion en poids de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3) est supérieure à environ 95% du poids total du complexe. 7 ù Complexe thermoformable (2) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3) comprend 25 du polyéthylène téréphtalate amorphe PCR (4). 8 ù Complexe thermoformable (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la proportion de polyéthylène téréphtalate amorphe PCR (4) est comprise entre environ 1% et environ 50% en poids de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3). 30 9 ù Complexe thermoformable (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3) et deux feuilles (F1, F2) du matériau thermoformable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, les deux feuilles (F1, F2) du matériau thermoformable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 sont 35 disposées de part et d'autre de la feuille de polyéthylène téréphtalate amorphe (3), pour réaliser une couche interne (Cl) de complexe et deux couches externes de complexe (CE1, CE2).92FDEP.doc â 10ûComplexe thermoformable (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque couche externe (CE1, CE2) présente une épaisseur d'environ 50 }gym. 11ûComplexe thermoformable (2) selon rune des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il est réalisé par co-extrusion avec utilisation de trois têtes d'extrusion indépendantes, une pour chaque couche (Cl, CE1, CE2). 12 û Barquette alimentaire caractérisée en ce qu'elle est réalisée par thermoformage à partir d'un matériau thermoformable en feuille (F) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou à partir d'un complexe thermoformable (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 11.