Brevet FR2955844A1 — publié le 20110805

PROCEDE D'OUVERTURE FACILE D'UN OPERCULE THERMOSCELLE SUR LE BUVANT D'UN RECIPIENT EN VERRE La présente invention est relative aux emballages en verre (pot, flacon à large ouverture, bouteille, carafe,...) ayant un buvant constituant une surface de géométrie quelconque (annulaire, ovale, sensiblement rectangulaire ou autre) et sur lequel est thermoscellé un opercule métallique procurant une fermeture étanche. Le buvant est initialement revêtu d'une couche de primaire de thermoscellage, tandis que l'opercule comprend une couche de résine thermoplastique qui permet le thermoscellage par l'application d'une température suffisante et d'une pression. Les problèmes auxquels l'utilisateur de cette technique est confronté sont de plusieurs ordres. Il est bien entendu primordial de garantir une fermeture étanche durable dans les conditions d'utilisation du produit emballé, pouvant comprendre des variations de température, voire des transformations biologiques de type fermentation... La conservation du produit dans le respect des conditions prescrites à cet effet doit être également garantie. Le problème majeur posé par cette technique réside dans la force souvent trop importante à exercer pour ouvrir l'emballage par pelage de l'opercule. Cette force trop importante peut rendre l'opération difficile pour un jeune enfant ou une personne relativement faible. De plus, cette difficulté d'ouverture entraîne souvent la déchirure de l'opercule en plusieurs morceaux, accompagnée de résidus de résine thermoplastique de l'opercule laissés en adhésion sur la surface de thermoscellage. On pourrait penser à mettre en oeuvre des opercules complexes multicouches polymères intégrant une couche à rupture cohésive, mais la surface de thermoscellage de l'emballage ouvert présente également des résidus adhérents de résine thermoplastique originaires de l'opercule. Les inventeurs ont donc eu comme objectif de résoudre ces problèmes Ils y sont parvenus par l'invention qui a pour objet un procédé d'ouverture d'un opercule comprenant une feuille métallique et une couche de résine thermoplastique par l'intermédiaire de laquelle l'opercule est thermoscellé sur le buvant d'un pot ou récipient équivalent en verre, buvant préalablement revêtu d'un primaire de thermoscellage, l'opercule thermoscellé procurant une fermeture étanche du pot ou récipient équivalent en verre ; ce procédé se distingue par le fait que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 30 N, lors d'un pelage de l'opercule à 90 ° à une vitesse de 300 mm/min. Ainsi l'ouverture de l'emballage est-elle aisée même pour une personne relativement faible, et évite-t-on la déchirure de l'opercule en plusieurs morceaux lors de son pelage. Cette ouverture facile est maintenant obtenue tout en satisfaisant aux exigences d'étanchéité durable requises pour tous les contenus, notamment alimentaires. Selon des caractéristiques préférées du procédé de l'invention : - les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 28, de préférence 25 N; - l'ouverture de l'opercule ne laisse aucun résidu de sa couche de résine thermoplastique sur le buvant du récipient en verre. L'invention a également pour objet un pot ou récipient équivalent (bouteille, flacon, carafe...) en verre apte à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le revêtement de primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques. Dans une réalisation particulièrement intéressante, ledit matériau organique est le produit de séchage d'une dispersion aqueuse de copolymère éthylène-acide acrylique dont les fonctions acide carboxylique sont partiellement ou totalement neutralisées. Ce matériau organique peut être seul ou associé à au moins un autre matériau organique et/ou minéral û en plus des charges û dans le primaire de thermoscellage. Ce copolymère est solide et stable dans sa suspension à température ambiante ; la mise en oeuvre par voie aqueuse est avantageuse. De plus le pot revêtu de primaire de thermoscellage ainsi obtenu peut être livré à son utilisateur-remplisseur sans délai, ce qui supprime la nécessité de stocker des volumes plus ou moins importants de pots avant leur livraison. 3 Le primaire de thermoscellage peut contenir des charges minérales ou organiques d'une seule ou de plusieurs natures chimiques, uniquement des charges minérales ou organiques ou les deux associées. De préférence, lesdites charges minérales sont incorporées aux dispersions de primaire de thermoscellage sous forme d'agrégats ou de poudre de particules solides de tailles comprises entre 1 nm et 20 pm, de préférence entre 150 nm et 10 pm, d'un ou plusieurs matériaux choisis parmi les argiles, kaolin, mica, talc, silices, carbonates ou sulfates d'alcalino-terreux, oxydes métalliques. Lorsque des charges organiques sont employées, elles sont avantageusement de nature chimique différente de celle du primaire de thermoscellage (c'est-à-dire du matériau le constituant à l'exclusion des charges) ainsi que de la résine thermoplastique de l'opercule, présentent une température de fusion supérieure à celle de ces deux constituants et consistent en particules de tailles comprises entre 1 nm et 20 pm, de préférence entre 150 nm et 10 pm. Lesdites charges organiques comprennent de préférence un ou plusieurs polymères assemblés sous forme de copolymère, de polymère greffé, d'alliage ou de structure core-shell choisis parmi les polyéthylène haute densité (PEND), polypropylène (PP), polystyrène (PS), polyamide (PA), polyester, polyfluorure de vinylidène (PVDF), polytétrafluoroéthylène (PTFE), poly(éthylène glycol) (PEG), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyétheréthercétone (PEEK). L'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant du récipient en verre est avantageusement - au moins égale à 0,2, de préférence 0,9 et de manière particulièrement 25 préférée 1,5 pm ; - au plus égale à 4, de préférence 3 et de manière particulièrement préférée 2 pm. Un autre objet de l'invention réside dans l'application d'un procédé, ou d'un pot ou récipient équivalent en verre décrits précédemment, à l'emballage de 30 produits agroalimentaires, tels que laitiers ou à base de fruits, de viande (pâté...). En effet l'invention permet de garantir la conservation du contenu en respectant les conditions notamment de température prescrites à cet effet, et l'étanchéité de l'emballage dans de telles conditions de conservation du contenu. L'invention est maintenant illustrée par les exemples suivants. EXEMPLE 1 COMPARATIF On utilise - un pot en verre standard de type pot de yaourt ayant un diamètre extérieur de bague de 54,4 mm et une largeur de buvant de 4,2 mm, et - un opercule composé d'une feuille d'aluminium de 47 pm d'épaisseur et d'une couche de résine thermoplastique déposée à 30 g/m2, commercialisé par la société Alcan Packaging sous la référence Aluthène® 50 II E 114/2. On dépose au rouleau un revêtement de primaire de thermoscellage sur le buvant du pot. Tout autre procédé par contact, tel que trempé, pinceau, tampon ... ou sans contact tel que projection, pulvérisation ... peuvent être employés. Le primaire de thermoscellage est organique et consiste en une dispersion aqueuse de copolymère linéaire aléatoire éthylène-acide acrylique de poids moléculaire moyen en poids M, d'environ 33 000 g/mol exprimé en équivalent polystyrène. Le copolymère comprend 9,1 % de motifs acide acrylique, 90,9 % de motifs éthylène. Les fonctions acide carboxylique de l'ionomère poly(éthylèneacide carboxylique) sont neutralisées à 100 % à l'ammoniaque. Le pH de la suspension est ajusté entre 8,5 et 9. Suivant le procédé d'application utilisé, l'extrait sec de primaire de thermoscellage mis en oeuvre varie de 0,2 à 10 % en masse ; il est ici de 9,5 % en masse. Ce matériau présente un large pic de fusion entre 70 et 95 °C ( Differential Scanning Calorimetry - DSC - 15 °C/min ). Le profil infrarouge d'un extrait sec de ce matériau présente un rapport de pics C-H (3 020 û 2 736 cm-1 ) sur C=0 (1 772 û 1 633 cm-1 ) de 3,2. La surface de thermoscellage du pot en verre est recouverte au rouleau d'une couche uniforme de primaire d'une épaisseur sèche moyenne de 1,8 pm. Le thermoscellage est réalisé selon des réglages standards appliqués en conditions industrielles, au moyen d'une thermoscelleuse à tête souple délivrant une poussée d'environ 1560 N. La tête est chauffée à 250 °C, de sorte que la température à l'interface pot/opercule atteigne 149 à 155 °C pour une durée d'application de pression par la tête chauffée de 1,5 s. Le système ainsi assemblé est étanche. Les forces de pelage sont mesurées par pelage à 90 °C à une vitesse de 300 mm/min. Le profil typique connu de pelage sur ce type de système peut se décrire selon trois forces : la force d'arrachement initiale (Al), la force d'écoulement (FE) et la force d'arrachement finale (AF). Les valeurs indiquées ci-après sont, ainsi que dans les exemples suivants, des valeurs moyennes sur six pots : AI=39N FE = 26,2 N AF = 50,6 N. La moyenne de Al et AF est de 44,8 N. Le pelage de l'opercule est donc relativement difficile. EXEMPLE 2 On reproduit l'exemple 1, à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage à une suspension de cloisite Na+ préalablement dispersée à la défloculeuse dans de l'eau désionisée à une vitesse comprise entre 500 et 1000 tours/min pendant 10 minutes. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont de 9,5 % en masse de primaire et de 0,6 % en masse de cloisite Na+. On dépose au rouleau une couche homogène d'épaisseur sèche moyenne 1,8 pm. On mesure Al = 20,6 N FE = 10,5 N AF = 17,2 N. La moyenne de Al et AF est de 18,9 N, correspondant à un pelage de l'opercule relativement facile, l'addition de cloisite Na+ ayant permis de diminuer de plus de 50 % la force requise à cet effet (à comparer à celle de l'exemple 1 comparatif). L'opercule ne se déchire pas au pelage, après lequel on n'observe sur le buvant du pot aucun résidu de résine thermoplastique originaire de l'opercule. L'ouverture de l'emballage peut donc être qualifiée de propre. EXEMPLE 3 On reproduit l'exemple 1 à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage sous agitation magnétique à une suspension aqueuse à pH 8,5 de polytétrafluoroéthylène (PTFE) dont les particules ont une taille moyenne de 155 nm et contenant un tensioactif qui n'interfère pas avec l'adhésion sur le verre. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont de 9,5 % en masse de primaire et de 4,5 % en masse de PTFE. On dépose au rouleau un revêtement homogène d'épaisseur moyenne sèche identique à celle des exemples précédents. On mesure AI=26N FE = 9,1 N AF = 24,6 N. La moyenne de Al et AF est de 25,3 N, correspondant à un pelage de l'opercule relativement facile, l'addition de PTFE ayant permis de diminuer de plus de 40 % la force requise à cet effet. Les mêmes remarques qu'à l'exemple 2 s'appliquent. EXEMPLE 4 On reproduit l'exemple 1 à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage sous agitation magnétique aux suspensions de cloisite Na+ et de PTFE des exemples 2 et 3. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont ajustés à 9,5 % en masse de primaire, 0,38 % en masse de cloisite Na+ et 3 % en masse de PTFE. La formulation est déposée selon le même procédé et la même épaisseur qu'aux exemples précédents. On mesure AI=13,5N FE = 4,7 N AF = 16 N. La moyenne de Al et AF est de 14,8 N, correspondant à un pelage de l'opercule très facile, l'addition conjointe de cloisite Na+ et de PTFE ayant permis de diminuer de plus de 65 % la force requise à cet effet. Les mêmes remarques qu'à l'exemple 2 s'appliquent. REVENDICATIONS1. Procédé d'ouverture d'un opercule comprenant une feuille métallique et une couche de résine thermoplastique par l'intermédiaire de laquelle l'opercule est thermoscellé sur le buvant d'un pot ou récipient équivalent en verre, buvant préalablement revêtu d'un primaire de thermoscellage, l'opercule thermoscellé procurant une fermeture étanche du pot ou récipient équivalent en verre, caractérisé en ce que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 30 N, lors d'un pelage de l'opercule à 90 ° à une vitesse de 300 mm/min. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 28, de préférence 25 N. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture de l'opercule ne laisse aucun résidu de ladite couche de résine thermoplastique sur ledit buvant. 4. Pot ou récipient équivalent en verre apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement de primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques. 5. Pot ou récipient équivalent en verre selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau organique est le produit de séchage d'une dispersion aqueuse de copolymère éthylène-acide acrylique dont les fonctions acide carboxylique sont partiellement ou totalement neutralisées. 6. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites charges minérales sont incorporées aux dispersions de primaire de thermoscellage sous forme d'agrégats ou de poudre de particules solides de tailles comprises entre 1 nm et 20 pm, de préférence entre 150 nm et 10 pm, d'un ou plusieurs matériaux choisis parmi les argiles, kaolin, mica, talc, silices, carbonates ou sulfates d'alcalino-terreux, oxydes métalliques. 7. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdites charges organiques sont de nature chimiquedifférente de celle du primaire de thermoscellage ainsi que de la résine thermoplastique de l'opercule, présentent une température de fusion supérieure à celle de ces deux constituants et consistent en particules de tailles comprises entre 1 nm et 20 pm, de préférence entre 150 nm et 10 pm. 8. Pot ou récipient équivalent en verre selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites charges organiques comprennent un ou plusieurs polymères assemblés sous forme de copolymère, de polymère greffé, d'alliage ou de structure core-shell choisis parmi les polyéthylène haute densité (PEND), polypropylène (PP), polystyrène (PS), polyamide (PA), polyester, polyfluorure de vinylidène (PVDF), polytétrafluoroéthylène (PTFE), poly(éthylène glycol) (PEG), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyétheréthercétone (PEEK). 9. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant est au moins égale à 0,2, de préférence 0,9 et de manière particulièrement préférée 1,5 pm. 10. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant est au plus égale à 4, de préférence 3 et de manière particulièrement préférée 2 pm. 11. Application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 3 ou d'un pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 10, à l'emballage de produits agroalimentaires.25