Brevet FR3039524A1 — publié le 20170203

SAC AVEC UNE PAROI HYBRIDE Cette invention se rapporte au domaine technique de l'emballage des matériaux pulvérulent, et plus particulièrement, à un sac comprenant une paroi multicouche qui forme une enceinte destinée à contenir un matériau pulvérulent, notamment un liant hydraulique tel un ciment. Il existe différents types de sacs de ciment couramment disponibles, notamment en fonction de la région géographique dans lequel ils sont destinés à être utilisés. Par exemple, les sacs comprenant une paroi en papier sont communément utilisés en Europe et en Amérique du Nord, tandis que les sacs comprenant une paroi en polypropylène tissé sont largement utilisés dans certains pays d'Asie et d'Afrique. Un sac comportant une paroi en papier comprend généralement deux couches de papier. Ces couches de papier peuvent être perforées pour désaérer l'intérieur du sac au cours du procédé de remplissage du sac, ou bien ne sont pas perforées si l'imperméabilité du sac est recherchée. Optionnellement, pour augmenter la durée de conservation du ciment à l'intérieur du sac, un film en polyéthylène peut être placé entre les deux couches de papier de la paroi afin de ralentir l'entrée de l'humidité dans le sac. Ce film est généralement perforé ou comprend des fentes pour ne pas entraver la désaération du sac au cours du procédé de remplissage. Un sac comprenant une paroi en papier est relativement peu couteux à fabriquer. Cependant, les sacs comprenant une paroi en papier peuvent tolérer l'humidité uniquement pour une période de temps limitée avant de se dégrader ou d'exposer leur contenu à l'humidité, ce qui peut rendre ce contenu impropre à la vente ou à l'utilisation. De plus, une paroi en papier est relativement peu résistante en comparaison à une paroi en polypropylène, notamment en ce qui concerne la résistance à la traction et la résistance au déchirement. Ainsi, les sacs comprenant une paroi en papier peuvent être endommagés lors de la manipulation lors de la production jusqu'à la distribution au client final. Cependant, certains sacs comprenant une paroi en papier présentant une formulation appropriée parviennent à résister davantage à l'eau liquide et optionnellement à la vapeur d'eau de manière à se rapprocher des valeurs des sacs en polypropylène. Un exemple d'un tel sac résistant à l'eau liquide mais ne résistant pas à la vapeur d'eau est fabriqué par la société Mondi et commercialisé sous le nom de Splash Bag®. Un sac comprenant une paroi en polypropylène tissé comprend généralement une seule couche. 3039524 2 Cette couche est soit laminée avec du polyéthylène sur l'une des deux faces ou bien laminée sur ses deux faces. Cette couche peut également ne pas être laminée. Dans le cas où les deux faces de la couche sont laminées avec du polyéthylène, 5 alors les bandes de polyéthylène rendent la paroi du sac imperméable au gaz. Pour réaliser la désaération au cours du procédé de remplissage il est alors nécessaire de perforer au préalable les bandes de polyéthylène. Cependant, cette perforation entraine également la perforation de la couche de polypropylène et donc de la paroi du sac. 10 Cette perforation peut engendrer des fuites du matériau pulvérulent disposé à l'intérieur de l'enceinte du sac. De plus, cette perforation réduit sensiblement la résistance à l'humidité du sac et donc la durée de conservation du ciment. Certains sacs présentant une paroi comprenant une couche externe en 15 polypropylène peuvent comprendre en plus une couche interne en papier. Cette couche interne en papier a pour fonction de réduire la perméabilité du sac à l'humidité. Un tel type de sac est utilisée sur la base d'une utilisation saisonnière, notamment en hiver, pour augmenter la durée de conservation du ciment disposé à l'intérieur de l'enceinte du sac. 20 Un sac présentant une paroi comprenant une couche en polypropylène présente certains avantages par rapport à un sac présentant une paroi en papier. Notamment, un sac comportant une paroi comprenant une couche en polypropylène présente une meilleure résistance à la traction, à l'élongation et au déchirement, ce qui lui permet de présenter une forte tolérance aux mauvaises 25 manipulations. Pour les sacs dont la paroi n'a pas été perforée, la résistance à l'eau liquide est même plutôt élevée. Cependant, une fois que l'eau est entrée dans le sac, l'eau entre soit en contact direct avec le ciment pour les sacs comportant une paroi comprenant une seule couche 30 en polypropylène, soit l'eau entre en contact avec la couche de papier pour les sacs comportant une paroi comprenant une couche en polypropylène et une couche en papier. Le papier employé dans la couche interne des sacs présentant une paroi avec une couche externe en polypropylène tissé présente une valeur relativement élevée de 35 Coob 60, typiquement aux environs ou au-dessus de 28 g/m2, traduisant que le matériau a une grande capacité d'absorption en eau, et qu'il ne fournit pas de résistance à l'imprégnation de l'eau. 3039524 3 La présente invention vise à résoudre tout ou partie de ces inconvénients mentionnés ci-dessus, notamment en améliorant la durée de conservation du ciment disposé à l'intérieur de l'enceinte d'un sac comportant une paroi comprenant une couche en polypropylène dans des conditions d'exposition à l'eau liquide et à l'humidité. 5 A cet effet, la présente invention se rapporte à un sac comprenant une paroi multicouche formant une enceinte destinée à contenir un matériau pulvérulent, notamment un liant hydraulique tel un ciment, ladite paroi multicouche comportant une couche externe en polypropylène tissé, et une couche interne en papier présentant une face intérieure disposée en regard de l'enceinte du sac et une face extérieure disposée 10 en regard de la couche externe, ledit sac étant caractérisé en ce la couche interne en papier comprend une composition résistante à l'eau disposée sur tout ou partie de sa face extérieure. Le terme « résistante à l'eau » signifie qu'avec une telle composition le papier acquiert une résistance supérieure au passage de l'eau que sans cette composition, en 15 particulier en conditions humides, le papier résiste mieux à l'imprégnation et conserve une meilleure résistance. La présence de la composition résistante à l'eau permet de produire un effet déperlant sur la face extérieure de la couche interne. La combinaison des deux couches formant la paroi du sac permet d'améliorer la 20 résistance globale à l'eau liquide et à l'humidité du sac. En particulier, la résistance à l'humidité est nettement améliorée par rapport à un sac comprenant une paroi avec une couche externe en polypropylène tissé et une couche interne en papier non traité. Cette combinaison permet donc d'améliorer la durée de conservation du ciment 25 contenu dans l'enceinte du sac. Selon un aspect de l'invention, le papier formant la couche interne est du type papier kraft. Cette disposition permet d'améliorer la résistance du papier à la traction. Selon un aspect de l'invention, un grammage d'au moins 70 g/m2 et une 30 résistance à la traction d'au moins 6 kN/m en direction de la machine et d'au moins 4,4 kN/m dans la direction transverse déterminée selon la norme ISO 1924-3 datée de Juillet 2005, de même résistance à la traction humide d'au moins 1,8 kN/m dans la direction transverse déterminée selon la norme ISO 3781 datée de Septembre 2011. Selon un aspect de l'invention, la paroi multicouche est perméable aux gaz. 35 Cette disposition permet de mettre en oeuvre un procédé de remplissage comprenant une étape de désaération. 3039524 4 La présente invention se rapporte également à une utilisation d'un papier comprenant une composition résistance à l'eau comme protection de l'humidité pour un sac en polypropylène tissé. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en 5 référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un exemple de sac selon l'invention. La figure 1 montre un sac selon l'invention. La figure 2 montre un sac selon l'invention en cours de remplissage avec une vue par transparence de l'intérieur du sac. 10 La figure 3 représente une découpe de la paroi multicouche d'un sac selon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent un sac 1 comprenant une paroi 2 définissant une enceinte 3 pour recevoir, stocker, et transporter un matériau pulvérulent 4. Le matériau pulvérulent 4 peut être n'importe quel matériau composé de grains 15 suffisamment fins pour former une poudre. En particulier, un tel matériau pulvérulent peut être du ciment ou du plâtre ou tout autre liant hydraulique. Le sac 1 peut être de n'importe quelle taille, et peut adopter d'autres formes que la forme rectangulaire montrée dans les figures. 20 Comme illustré à la figure 3, la paroi 2 du sac 1 comprend une première couche 10 adossée à une deuxième couche 20. La première couche 10 est disposée entre la deuxième couche 20 et le milieu extérieur. La première couche peut alors être qualifiée de couche externe 10. Cette couche externe 10 est réalisée en polypropylène tissé, ce qui la rend 25 naturellement perméable aux gaz, notamment à l'air. La deuxième couche 20 est disposée entre la couche externe 10 et l'enceinte 3 du sac 1. La deuxième couche peut alors être qualifiée de couche interne 20. Cette couche interne 20 comprend une face intérieure 21 et une face extérieure 22 et est réalisée en papier, notamment en papier du type kraft. 30 Ce papier présente un grammage d'au moins 70 g/m2 et une résistance à la traction d'au moins 5,6 kN/m. Le papier est naturellement perméable aux gaz du fait de la présence de pores formés par le croisement des fibres cellulosiques végétales. Optionnellement, le papier peut être micro ou nano-perforé au cours d'un procédé 35 au cours duquel les trous de diamètre de quelques microns sont distribués sur la surface de manière à optimiser la désaération et minimiser l'impact sur les performances mécaniques. 3039524 5 Ces pores sont suffisamment gros pour laisser passer de l'air mais sont suffisamment petits pour retenir le matériau pulvérulent 4 à l'intérieur de l'enceinte 3. En outre, cette couche interne 20 en papier comprend une composition résistante à l'eau 23 disposée sur tout ou partie de sa face extérieure 22. 5 La présence de la composition résistante à l'eau 23 résulte d'un traitement de surface de tout ou partie de la face extérieure 22 de la couche interne 20 et non de l'adjonction d'une couche supplémentaire adossée ou collée au corps en papier de la couche interne 20. Cette composition résistante à l'eau 23 peut résulter de la superposition de 10 plusieurs couches. Une telle composition résistante à l'eau 23 peut par exemple être du type de celle décrite dans le brevet US 5,837,383. Par ailleurs, le papier est naturellement perméable aux gaz et les parties du papier traitées avec la composition résistante à l'eau demeurent perméables aux gaz. 15 Ainsi, la couche interne 20 est entièrement perméable aux gaz, notamment à l'air. Par conséquent, l'ensemble de la paroi 2 du sac 1 est perméable aux gaz, notamment à l'air. Dans l'exemple présenté, le sac 1 comprend une valve 5 pour le remplissage du sac en matériau pulvérulent 4. 20 Cette valve 5 est ménagée dans une bande de fond 6 d'un sac 1 replié et vide. Le sac 1 peut être rempli avec un matériau pulvérulent 4 lorsqu'il est placé verticalement comme montré à la figure 2. Au cours du procédé de remplissage du sac 1, un bec de soutirage 7 est placé au travers la valve de remplissage 5. 25 Le matériau pulvérulent 4 est injecté à l'intérieur du sac 1 dans l'enceinte 3 via le bec de soutirage 7 et la valve de remplissage 5. Au fur et à mesure du remplissage du sac 1, le volume de l'enceinte 3 croit jusqu'à ce que le sac 1 prenne sa forme définitive. Le matériau pulvérulent 4 est injecté dans l'enceinte 3 du sac 1 jusqu'à ce que le 30 sac 1 soit considéré comme suffisamment plein. Au cours du remplissage de l'enceinte 3 du sac 1 avec le matériau pulvérulent 4, l'air contenu au préalable dans l'enceinte 3 du sac 1 est évacué au travers la paroi 2 du sac 1 qui est perméable à l'air. La valve de remplissage 5 se referme lorsque le bec de soutirage 7 est retiré et 35 que le sac 1 passe de la position verticale à la position horizontale. Le sac 1 de ciment peut alors être stocké en attendant d'être utilisé. 3039524 6 Au cours de son utilisation sur le chantier, il est possible que le sac 1 de ciment soit exposé aux intempéries. L'eau liquide pénètre alors par les interstices de la couche externe 10 en polypropylène tissé puis atteint la face extérieure 22 de la couche interne 20. 5 La composition résistante à l'eau 23 empêche alors l'eau liquide d'atteindre le ciment 4 pendant une durée pouvant aller jusqu'à 2 heures. Il est également possible que sur le chantier le sac 1 de ciment soit disposé dans un environnement humide, par exemple sur un tas de sable humide. L'humidité peut alors pénétrer par les pores de la couche externe 10 en 10 polypropylène tissé et atteindre la face extérieure 22 de la couche interne 20. La composition résistante à l'eau 23 empêche alors l'humidité d'atteindre le ciment 4 pendant une durée pouvant aller jusqu'à 12 heures. Au-delà de ces durées, la couche interne 20 en papier peut encore conserver son intégrer lors des manipulations grâce à la présence de la couche externe 10 en 15 polypropylène tissé qui contribue majoritairement à conférer la résistance mécanique au sac 1 Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. 20 Des exemples, illustrant les améliorations apportées par l'invention sans en limiter la portée de protection, vont être décrits ci-après. 3039524 7 EXEMPLES Les exemples ci-dessous se basent sur des mesures de taux de transmission de vapeur d'eau (WVTR) au travers plusieurs éprouvettes réalisées à partir de paroi de 5 sacs. Le coefficient de transmission de la vapeur d'eau est la masse de vapeur d'eau transmise par unité de surface et par unité de temps, dans des conditions prescrites de température et d'humidité. ce coefficient s'exprime en grammes par mètre carré par 24h [g/(m2.jour)]. 10 Ces mesures ont été réalisées à partir de la norme ISO 2528 datant de septembre 2001 concernant la détermination du coefficient de transmission de la vapeur d'eau pour des produits en feuilles, et en particulier à partir de l'annexe A qui donne une méthode de détermination du coefficient de transmission de la vapeur d'eau pour les matériaux pliés et donc multicouches. 15 Selon le principe de cette méthode, des capsules contenant un produit desséchant, et obturées par le matériau soumis à essai, sont placées en atmosphère contrôlée. Ces capsules sont pesées à intervalles de temps convenables. L'augmentation de masse permet, dès qu'elle est proportionnelle à l'intervalle de temps, de déterminer le 20 coefficient de transmission de la vapeur d'eau du matériau soumis à essai. Les tableaux 1 et 2 présentent les résultats des mesures du coefficient de transmission de la vapeur d'eau pour 48 éprouvettes différentes. Les essais ont été réalisés selon quatre valeurs d'humidité de l'air : 7,75 g/kg d'air, 14,8 g/kg d'air, 23,6 g/kg d'air et 37,8 g/kg d'air. 25 Pour chacun de ces essais, la profondeur de la capsule était de 13 mm, la surface d'échange était de 49,51 cm2, l'absorbeur d'humidité utilisé était du silicagel dont la hauteur en fond de capsule était inférieure à 4 mm, et la masse de l'absorbeur d'humidité était comprise entre 15 et 20g. Le tableau 1 présente les valeurs WVTR de douze éprouvettes réalisées 30 uniquement en polypropylène tissé. Ces douze éprouvettes sont identifiées dans le tableau 1 comme représentant la paroi d'un sac A. Le tableau 1 présente également les valeurs WVTR de ces mêmes douze éprouvettes en polypropylène tissé auxquelles a été ajoutée une couche en papier standard. Ces autres douze éprouvettes sont identifiées dans le tableau 1 comme 35 représentant la paroi d'un sac A'. 3039524 8 Le tableau 2 présente également les valeurs WVTR de douze éprouvettes réalisées uniquement en polypropylène tissé. Ces douze éprouvettes sont identifiées dans le tableau 2 comme représentant la paroi d'un sac B. Le tableau 2 présente également les valeurs WVTR de ces mêmes douze 5 éprouvettes en polypropylène tissé auxquelles a été ajoutée une couche en papier comprenant une composition hydrophobe disposée sur sa face extérieure. Ces autres douze éprouvettes sont identifiées dans le tableau 2 comme représentant la paroi d'un sac B' Bien entendu, les faces de la couche de polypropylène tissé sont disposées de la 10 même façon que sur la paroi d'un sac, l'intérieur de la capsule représentant l'enceinte 3 d'un sac 1. De même, lorsqu'elles sont utilisées, les faces de la couche en papier et tout particulièrement les faces de la couche en papier comprenant une composition hydrophobe sont disposées de la même façon que sur la paroi d'un sac, l'intérieur de la 15 capsule représentant l'enceinte 3 d'un sac 1. La dernière colonne des tableaux 1 et 2 présente le gain dû à l'adjonction de la couche de papier à la couche de polypropylène tissé. Sac A = paroi en Sac A' = Paroi du sac A PP tissé + couche interne en papier standard Humidité WVTR (g/(m2.jour) gain absolue de l'air en g d'eau par kg d'air 7,75 170,4 159,2 -6,57% 7,75 159,1 149,5 -6,03% 7,75 194,8 181,3 -6,93% 14,8 335,6 321,4 -4,23% 14,8 230,7 223,2 -3,25% 14,8 271,4 260,8 -3,91% 23,6 482,9 486,4 0,72% 23,6 511,9 491,4 -4,00% 23,6 622,9 589,2 -5,41% 37,8 1011,5 960,8 -5,01% 37,8 827,6 793 -4,18% 37,8 803,1 767,9 -4,38% MOYENNE -4,43% 20 Tableau 1 : Mesures de WVTR à partir de la paroi en polypropylène d'un sac A 3039524 9 Sac B = paroi en Sac B' = Paroi du sac B + couche interne en papier traité PP tissé Humidité de l'air WVTR (g/(m2.jour) gain en g d'eau par kg d'air 7,75 100,7 97,3 -3,4% 7,75 158,3 147,3 -6,9% 7,75 104,8 102,9 -1,8% 14,8 301,3 274,8 -8,8% 14,8 336,5 300,3 -10,8% 14,8 291,7 268,6 -7,9% 23,6 348,3 333,1 -4,4% 23,6 463,8 447,4 -3,5% 23,6 477,5 459,7 -3,7% 37,8 988,9 874,5 -11,6% 37,8 1052,2 938,1 -10,8% 37,8 793,7 731,6 -7,8% MOYENNE -6,79% Tableau 2 : Mesures de WVTR à partir de la paroi en polypropylène d'un sac A' La moyenne arithmétique des gains d'une paroi d'un sac A' par rapport une paroi 5 d'un sac A, et la moyenne arithmétique des gains d'une paroi d'un sac B' par rapport une paroi d'un sac B nous montre que la paroi d'un sac B' comportant une couche en papier comprenant une composition résistante à l'eau résiste mieux à l'humidité que la paroi d'un sac A' comprenant une couche en papier standard. Les valeurs WVTR des 48 éprouvettes sont reportées dans le graphe 1 ci-dessous 10 qui présente en abscisse les valeurs WVTR des éprouvettes représentant une paroi du sac A ou du sac B et qui présente en ordonnée les valeurs WVTR des éprouvettes représentant une paroi du sac A' ou du sac B'. Une représentation linéaire est réalisée pour chaque groupe de points appartenant aux sacs A' et B4. 15 On remarque sur ce graphe que les pentes des deux droites ainsi obtenues sont inférieures à un. Il est donc avantageux de rajouter une couche en papier en dessous de la couche en polypropylène tissé dans la paroi d'un sac 1 pour améliorer la résistance à l'humidité du sac 1. 3039524 10 On remarque également que la pente pour le sac B' est inférieure à la pente pour le sac A'. Il est donc avantageux de rajouter une couche de papier comprenant une composition résistante à l'eau dans la paroi d'un sac 1 pour améliorer la résistance à 5 l'humidité. Graphe 1 : Taux de transmission de vapeur d'eau (WVTR) pour les sacs A' et B' 10 1000 C ro CA .171 I 800 fo o. O eo .3 o 600 VI l^ - - lirrE o,c) - 400 U 43.) 111 200 iz 5 0 y -4 0,885x + 14)71 FV= 0,9979 s Sec..A1 Li éaire (sac B') Linéaire (Sac An y = 0,955x + 1,25 R2 = 0,9991 0 200 400 600 800 1000 WVTR couche PP tissé (g/(m2.jour) REVENDICATIONS1- Sac (1) comprenant une paroi multicouche (2) formant une enceinte (3) destinée à contenir un matériau pulvérulent (4), notamment un liant hydraulique tel un ciment, ladite paroi multicouche (2) comportant: - une couche externe (10) en polypropylène tissé, - une couche interne (20) en papier présentant une face intérieure (21) disposée en regard de l'enceinte (3) du sac (1) et une face extérieure (22) disposée en regard de la couche externe (10), ledit sac (1) étant caractérisé en ce que la couche interne (20) en papier comprend une composition résistante à l'eau (23) disposée sur tout ou partie de sa face extérieure (22). 2- Sac (1) selon la revendication 1, comprenant une couche interne en papier (20) dans laquelle le papier utilisé est du papier kraft. 3- Sac (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le papier formant la couche interne (20) présente un grammage d'au moins 70 g/m2 et une résistance à la traction d'au moins 6 kN/m en direction de la machine et d'au moins 4,4 kN/m dans la direction transverse déterminée selon la norme ISO 1924-3 datée de Juillet 2005, de même résistance à la traction humide d'au moins 1,8 kN/m dans la direction transverse déterminée selon la norme ISO 3781 datée de Septembre 2011. 4- Sac selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi multicouche (2) est perméable aux gaz. 5- Utilisation d'un papier comprenant une composition résistance à l'eau (23) comme protection de l'humidité pour un sac (1) en polypropylène tissé. 25