Brevet FR3048380A1 — publié le 20170908

FILM MINCE POUR DES CASSETTES D'EMBALLAGE DE DECHETS La présente invention concerne un film polymère comprenant un matériau de barrière aux odeurs qui permet d'emballer des déchets malodorants. Une grande quantité de déchets dégage des odeurs qui sont ennuyeuses pour l'environnement. Des exemples sont les aliments pourris, les couches- culottes d'enfant et la litière pour chat. Dans l'art antérieur, il existe de nombreux films qui pourraient être utilisés pour une protection contre les mauvaises odeurs. De façon bien connue dans la technique, l'utilisation de matériaux tels que l'EVOH, le PVDC, le polyacrylonitrile est recommandée afin de ne pas permettre aux mauvaises odeurs de s'échapper hors du récipient (par exemple, un sac ou une autre configuration) et de créer une atmosphère désagréable. Il existe aussi de nombreuses configurations connues d'emballage d'une certaine longueur de film (par exemple, 20 mètres) sous une forme comprimée (par exemple, dans une cassette). Des exemples de cassettes représentatives sont présentés dans le brevet américain 4 934 529 ou dans le brevet américain 3 356 192. Généralement, la cassette comprend un coeur tubulaire, une paroi de logement et un fond de cassette. Le film est tiré dans une zone entre le couvercle de la cassette et la paroi du logement. Le tuyau flexible ressort de la cassette. Après que l'article malodorant soit jeté dans le sac, le coeur est pivoté et le tuyau flexible est entortillé de sorte qu'il ferme aussi hermétiquement que possible le déchet/zone d'environnement. Afin de jeter la couche-culotte suivante, l'utilisateur pousse la partie suivante du film. La couche-culotte précédente enfermée hermétiquement est poussée vers le bas et la nouvelle couche-culotte est emballée dans une nouvelle configuration. Tous ces différents emballages sont stockés dans une poubelle qui est périodiquement vidée. Une séparation de deux emballages peut être réalisée de diverses façons. Un couteau rotatif est préféré. 3048380 2 Caractéristiques du film Dans l'art antérieur, de nombreuses configurations de film possibles, monocouches ou multicouches, ont été proposées. Les caractéristiques de base qu'un film devrait présenter pour être utilisé dans un cas particulier sont 5 1. Constituer une barrière aux odeurs, 2. Posséder des propriétés de repli net correctes (non élastique) de sorte qu'il puisse être efficacement comprimé dans la cassette. 3. Posséder des propriétés mécaniques suffisantes (par exemple, une limite de résistance à la traction, un allongement). 10 Dans l'art antérieur, EP2332723 fournit une solution au problème. Néanmoins, il y a des cas où le film de cette demande est considéré comme étant trop fragile pour supporter le procédé de retrait du film hors de la cassette, de placement des déchets dans celui-ci et ensuite de découpe. Il existe aussi certaines limites quant à l'efficacité de production telle qu'un film de faible 15 épaisseur dans une ligne de film soufflé à chaud dans la mesure où il y a souvent des interruptions de la machine en raison de la faible résistance à chaud de ce film mince. D'autre part, avec la production d'un film plus épais, il existe certaines limites quant à la compression efficace du film dans la cassette. Ceci est évident 20 dans la mesure où plus l'épaisseur du film est élevée, plus il est difficile de le comprimer dans la cassette. L'invention concerne un film multicouche ayant un grammage compris entre, et comprenant de préférence, 15 g/m2 et 22 g/m2, le film étant utilisé pour l'emballage d'articles malodorants, où le film comprend du polypropylène dans au 25 moins une couche et un matériau de barrière à l'oxygène dans au moins une autre couche. Dans un mode de réalisation préféré, le film comprend au moins trois couches de film comprenant : 1. Une couche de barrière à l'oxygène 30 2. La couche extérieure et/ou intérieure comprend du polypropylène. Dans cette demande, les définitions suivantes sont utilisées : Le terme "film" désigne une structure flexible plate ou tubulaire d'un matériau thermoplastique. 3048380 3 Le terme "rétrécissable à chaud" désigne un film qui rétrécit d'au moins 10 % dans au moins l'une des directions longitudinales et transversales (respectivement, MD et TD) lorsqu'il est chauffé à 90 °C pendant 4 secondes. La capacité de rétrécissement est mesurée dans de l'eau selon ASTM 2732. Pour 5 des températures comme 100 °C ou plus, la glycérine est utilisée comme liquide de référence. Le terme "capacité de rétrécissement à la chaleur totale" désigne la somme de la capacité de rétrécissement à chaud dans la direction MD et de la capacité de rétrécissement à chaud dans la direction TD. Dans tous les cas, la 10 norme ASTM 2732 est utilisée pour la mesure des capacités de rétrécissement. Le terme "multicouche" désigne un film comprenant 2 couches ou plus. L'expression "direction longitudinale" ou "direction machine", "MD" en abrégé ici, désigne une direction sur la longueur du film. L'expression "couche extérieure" désigne la couche de film qui entre en 15 contact immédiat avec l'environnement extérieur (atmosphère). L'expression "couche intérieure" désigne la couche de film qui entre en contact direct avec le produit emballé. Elle est aussi appelée "couche d'étanchéité" dans la mesure où cette couche doit être fermée hermétiquement afin de protéger le produit contre une entrée d'air. 20 Comme on l'entend ici, le terme "homopolymère" désigne un polymère provenant de la polymérisation d'un seul monomère. Comme on l'entend ici, le terme "copolymère" désigne un polymère provenant de la polymérisation d'au moins deux polymères différents. Comme on l'entend ici, le terme "terpolymère" désigne un polymère 25 provenant de la polymérisation de trois monomères différents. Comme on l'entend ici, le terme "polymère" comprend les deux types ci-dessus. Comme on l'entend ici, le terme "polyoléfine" désigne toute oléfine polymérisée, qui peut être linéaire, ramifiée, cyclique, aliphatique, substituée ou 30 non substituée. Plus spécifiquement, sont compris dans le terme polyoléfine les homopolymères d'une oléfine, les copolymères d'une oléfine, les copolymères d'une oléfine et d'un co-monomère non oléfinique (tel qu'un ester), etc. Des exemples spécifiques englobent un homopolymère de polyéthylène, un homopolymère de polypropylène, un homopolymère de polybutène, un 3048380 4 copolymère éthylène-alpha-oléfine, un copolymère propylène-alpha-oléfine, un copolymère butène-alpha-oléfine, un ionomère, un copolymère éthylène-ester, etc. Comme on l'entend ici, le terme "polyéthylène" désigne des polymères 5 essentiellement constitués du motif récurrent éthylène. Ceux qui ont une densité supérieure à 0,940 sont appelés polyéthylène haute densité (HDPE), ceux qui ont une densité inférieure à 0,940 sont appelés polyéthylène basse densité (LDPE). Comme on l'entend ici, l'expression "copolymère éthylène-alpha-oléfine" 10 désigne des polymères tels que le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE), le polyéthylène moyenne densité (MDPE), le polyéthylène très basse densité (VLDPE), le polyéthylène ultra basse densité (ULDPE), les polymères catalysés par un métallocène et les plastomères et les élastomères de polyéthylène. Comme on l'entend ici, l'expression "copolymères éthylène-alpha-oléfine 15 homogènes" désigne des copolymères éthylène-alpha-oléfine ayant une distribution de masses moléculaires inférieure à 2,7, mesurée par CPG. Des exemples typiques de ces polymères sont AFFINITY de DOW ou Exact d'Exxon. Comme on l'entend ici, l'expression "polymères de styrène" désigne un homopolymère de styrène tel que le polystyrène et des copolymères de styrène 20 tels que les copolymères styrène-butadiène, les copolymères styrène-butadiène- styrène, les copolymères styrène-isoprène-styrène, les copolymères styrèneéthylène-butadiène-styrène, les copolymères éthylène-styrène, et analogues. Comme on l'entend ici, l'expression "copolymères éthylène-méthacrylate" désigne des copolymères d'éthylène et de monomère méthacrylate. La teneur en 25 monomère est inférieure à 40 `Vo. Comme on l'entend ici, l'expression "copolymère éthylène-acétate de vinyle" ou EVA désigne des copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle. Comme on l'entend ici, l'expression "copolymère éthylène-ester" comprend tout polymère fabriqué à partir de monomères éthylène et ester. Il est 30 évident que le terme comprend les EVA, les EMA et d'autres polymères. Comme on l'entend ici, le terme "polymère de barrière à l'oxygène" désigne des polymères qui ont la propriété de limiter le passage de l'oxygène à travers un film ou une couche comprenant le polymère. Les matériaux courants sont I'EVOH, le PVDC ou le polyamide. 3048380 5 Comme on l'entend ici, le terme EVOH désigne des produits saponifiés de copolymères éthylène-vinylester. La teneur en éthylène est typiquement dans la plage de 25 à 50 % en moles. Toutes les références ci-dessous à une teneur en éthylène de l'EVOH seront en % en moles. 5 Comme on l'entend ici, le terme PVDC désigne un copolymère de chlorure de vinylidène dans lequel une quantité majeure de copolymère comprend du chlorure de vinylidène et une quantité mineure de copolymère comprend un ou plusieurs monomères tels que le chlorure de vinyle et/ou les acrylates ou les méthacrylates d'alkyle. 10 Comme on l'entend ici, le terme "polyamide" désigne des homopolymères et des copolymères caractérisés par la présence du groupe amide -CONH-. Le polyamide 6, le polyamide 66, le polyamide 12, le polyamide 6/66, le polyamide 6/12, les élastomères de polyamide, les polyamides de type MXD et d'autres copolymères sont spécifiquement utiles pour l'invention. 15 Comme on l'entend ici, le terme "polyester" désigne des polymères comprenant des motifs téréphalate. Des exemples de polyesters sont le PET (poly(téréphtalate d'éthylène)), le PBT (poly(téréphtalate de butylène)), un élastomère de polyester (un copolymère séquence comprenant des motifs ester ou éther), le PTT et d'autres polymères similaires. 20 Comme on l'entend ici, le terme "ionomère" comprend les copolymères d'éthylène et d'acide méthacrylique ou acrylique qui sont neutralisés par un métal. Un exemple de ce matériau est Surlyn® de Dupont. Comme on l'entend ici, le terme "polypropylène" désigne des polymères incorporant des motifs structuraux propylène. Des exemples de ceux-ci sont les 25 homo-polypropylènes, les copolymères statistiques de propylène et d'éthylène, les copolymères séquences de propylène et d'éthylène, les copolymères ou des mélanges de propylène et de caoutchouc (tels que les mélanges de polypropylène et d'un caoutchouc éthylène-propylène), les terpolymères propylène-éthylène-alpha-oléfine et d'autres. 30 Ces polymères peuvent être isotactiques, syndiotactiques ou atactiques. Les polymères isotactiques sont préférés. On doit note que, pour les besoins de la présente invention, le terme "couche intérieure" doit être considéré comme une couche extérieure supplémentaire du film multicouche, qui est en contact direct avec l'article à 3048380 6 emballer (à savoir une couche extérieure du film qui est située à l'intérieur après le procédé d'emballage, non exposée à l'environnement). Comme on l'entend ici, le terme "matériau essentiellement non élastique" désigne des matériaux ou des composés de matériaux comprenant au moins 5 40 % en poids de matières minérales telles que le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, la wollastonite, le mica, les fibres de verre, la dolomite, et analogues. Le pourcentage restant en poids peut être du polyéthylène, du polypropylène, un polymère de styrène ou un autre matériau thermoplastique. Tous les procédés de mesure mentionnés ici sont facilement disponibles 10 à l'homme du métier. Par exemple, ils peuvent être obtenus auprès de l'American National Standards Institute sur le site www.webstore.ansi.org. Tous les pourcentages sont en poids, par rapport au rapport en poids, sauf indication contraire. Sous un premier aspect, la présente invention concerne un film 15 multicouche ayant un rapport du poids à la surface compris entre, et notamment, 15 et 22 g/m2, de préférence supérieur à 15 g/m2 et inférieur à 22 g/m2, le film utilisé dans l'emballage d'articles malodorants, dans lequel le film comprend une couche comprenant du polypropylène et une couche comprenant un matériau de barrière à l'oxygène. 20 Sous un autre aspect, la présente invention concerne un film multicouche ayant un rapport du poids à la surface compris entre, et notamment, 15 et 22 g/m2, utilisé dans l'emballage d'articles malodorants, dans lequel le film comprend une couche comprenant du polypropylène et une couche comprenant un matériau de barrière à l'oxygène. 25 Dans un autre mode de réalisation préféré, le film comprend la construction : COUCHE EXTERIEURE/COUCHE ADJACENTE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE DE BARRIERE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE ADJACENTE/COUCHE INTERIEURE. 30 Dans un autre mode de réalisation préféré, le film comprend la construction : COUCHE EXTERIEURE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE DE BARRIERE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE INTERIEURE. 3048380 7 Description détaillée des couches : Couche de barrière. Dans une version préférée de l'invention, le matériau de barrière à l'oxygène est l'EVOH. 5 L'EVOH utilisé a de préférence une teneur en éthylène inférieure à 48 %, mieux encore inférieure à 44 %, mieux encore inférieure à 38 %, mieux encore inférieure à 27 à 32 % d'éthylène. Dans une autre version préférée, le matériau de barrière à l'oxygène comprend un polyamide. 10 Le matériau de barrière à l'oxygène a de préférence un grammage inférieur à 3 g/m2, mieux encore inférieur à 2 g/m2 et encore mieux inférieur à 1,5 g/m2. Couche extérieure. Dans une version préférée, la couche extérieure comprend du 15 polypropylène. Dans une autre version préférée, le grammage de la couche extérieure est inférieur à 6 g/m2, mieux encore inférieur à 5 g/m2. Dans une autre version préférée, le polypropylène est un copolymère ou un mélange de différents monomères ou de structures polymères. Ce mélange 20 peut avoir lieu pendant la polymérisation ou lors d'un stade ultérieur. Dans une autre version préférée, le polypropylène est un homopolymère. Dans une autre version préférée, le polypropylène est un terpolymère, de préférence un terpolymère propylène-éthylène-butène. Dans une autre version possible, la couche extérieure comprend une 25 polyoléfine, telle que le polyéthylène basse densité, un copolymère éthylène- alpha-oléfine, le polyéthylène haute densité ou un copolymère éthylène-ester, tel que l'EVA. Dans une autre version possible, la couche extérieure comprend un homopolymère et/ou un copolymère de polybutène. 30 Couche intérieure. Les matériaux préférés pour la couche intérieure englobent les polyoléfines, telles que le polyéthylène basse densité, le polyéthylène haute densité, un copolymère éthylène-ester, un copolymère éthylène-alpha-oléfine et 3048380 8 le polypropylène. Les ionomères et les copolymères de styrène sont également possibles. Un copolymère éthylène-alpha-oléfine est particulièrement préféré. Dans un autre mode de réalisation, la couche intérieure comprend un polypropylène. 5 Selon un autre mode de réalisation, la présente invention présente la même configuration dans laquelle la couche intérieure comprend un "matériau essentiellement non élastique" (SNR). Dans une version préférée de l'invention, le matériau SNR constitue au moins 10 pour cent, de préférence au moins 20, de préférence au moins 30 pour 10 cent, en poids de la couche intérieure. Couches intermédiaires. Dans les couches intermédiaires, des résines adhésives typiques, telles que les polyoléfines d'anhydride maléique modifiées, peuvent être utilisées. Des exemples typiques sont BYNEL® de Dupont et OREVAC® d'Arkema. 15 Dans une autre version préférée de l'invention, du polyamide pourrait être utilisé comme couche intermédiaire. Généralité Des additifs bien connus dans la technique peuvent être utilisés dans une ou plusieurs couches de la présente invention. Des additifs de glissement, des 20 additifs antiblocage, un agent antivoile, des auxiliaires de traitement du polymère peuvent être utilisés, le cas échéant. Des additifs antimicrobiens peuvent être aussi utilisés dans une ou plusieurs couches pour inhiber la formation de microbes. De préférence, l'agent antimicrobien est placé du côté où le déchet est à proximité directe. 25 Afin d'accroître les propriétés mécaniques, le film peut être réticulé par l'un des procédés suivants. Un rayonnement de faisceau d'électrons, un rayonnement gamma, une réticulation par l'humidité utilisant des composés de greffage de silane, une réticulation au peroxyde. 30 Le film peut avoir une forme tubulaire ou il peut être fermé hermétiquement aux bords ou il peut avoir une configuration à une seule feuille. Une configuration pliée au centre est également possible. 3048380 9 Le procédé de production préféré pour le film est le procédé de soufflage à chaud du film, qui est bien connu dans la technique. D'autres procédés, tels que l'extrusion à travers une filière de coulée, sont également possibles. 5 Exemples Un film à 5 couches est produit dans une ligne de soufflage à chaud de film du commerce avec la recette suivante. Couche intérieure 80 % d'EA01 + 15 % de SNR1 + 5 % d'ADDITIFS Couche adjacente 100 % d'ADH 1 10 Couche de barrière EVOH 1 Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche extérieure PP1 Voir le tableau 1 L'épaisseur de la structure est 7/1,5/1,5/1,5/6 à partir de la couche 15 intérieure et en allant vers la couche extérieure. Tableau 1 Type Description Masse volumique, g/cm3 EOA1 Copolymère éthylène-octène 0,92 SNR1 Composé carbonate de calcium 1,6 ADH1 Couche adhésive de LLDPE mod. 0,92 EVOH 1 EVOH avec 32 % d'éthylène 1,19 20 PP1 : copolymère statistique propylène-éthylène. Le grammage du film est de 16,8 g/m2. Exemple 2 Un film à 5 couches est produit dans une ligne de soufflage à chaud de 25 film du commerce avec la recette suivante. Couche intérieure 80 % d'EA01 + 15% de SNR1 + 5 % d'ADDITIFS Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche de barrière EVOH 1 Couche adjacente 100 % d'ADH 1 3048380 10 Couche extérieure PP1 L'épaisseur de la structure est 9/2/2/2/7 à partir de la couche intérieure et en allant vers la couche extérieure. Le grammage du film est de 21,2 g/m2. 5 Exemple 3 Un film à 5 couches est produit dans une ligne de soufflage à chaud de film du commerce avec la recette suivante. Couche intérieure 60 % d'EA01 + 20 % de PP1 + 15 % de SNR1 + 10 5 % d'ADDITIFS Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche de barrière EVOH 1 Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche extérieure PP1 15 L'épaisseur de la structure est 8/2/2/2/6 à partir de la couche intérieure et en allant vers la couche extérieure. Le grammage du film est de 19,29 g/m2. Exemple comparatif 1 20 L'exemple comparatif 1 est produit selon EP 2 332 723 A1. Un film à 5 couches est produit dans une ligne de soufflage à chaud de film du commerce avec la recette suivante. Couche intérieure 80 % d'EA01 + 15 % de SNR1 + 5 % d'ADDITIFS Couche adjacente 100 % d'ADH 1 25 Couche de barrière EVOH 1 Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche extérieure PP1 L'épaisseur de la structure est 5/1,5/1,5/1,5/4,5 à partir de la couche intérieure et en allant vers la couche extérieure. 30 Le grammage du film est de 13,4 g/m2. Exemple comparatif 2 Un film à 5 couches est produit dans une ligne de soufflage à chaud de film du commerce avec la recette suivante. 3048380 11 Couche intérieure 80 % d'EA01 + 15 % de SNR1 + 5 % d'ADDITIFS Couche adjacente 100 % d'ADH 1 Couche de barrière EVOH 1 Couche adjacente 100 % d'ADH 1 5 Couche extérieure PP1 L'épaisseur de la structure est 10/2/2/2/7 à partir de la couche intérieure et en allant vers la couche extérieure. Le grammage du film est de 22,3 g/m2. 10 Tests 1. Le test de résistance à la traction et d'allongement est réalisé selon ASTM D 882. 2. Test de procédé de production. 3. Le test de compression de la cassette est expliqué ci-dessous. 15 Test de résistance à la traction et d'allongement La résistance à la traction et l'allongement sont mesurés selon ASTM D 882. 20 MD signifie direction machine, alors que TD signifie direction transverse. EXEMPLE RESISTANCE A LA TRACTION (MD) ALLONGEMENT (MD) RESISTANCE A LA TRACTION (TD) ALLONGEMENT (TD) 1 28 250 23 490 2 32 275 30 470 3 29 255 24 485 Comp. 1 25 200 21 502 Comp. 2 33 270 30,5 465 Test de procédé de production Chaque exemple a été utilisé l'un après l'autre dans une ligne de soufflage à chaud de film du commerce pendant dix heures. Les ruptures du film 25 et le temps mort total de la machine ont été enregistrés. Le temps mort de la 3048380 12 machine désigne le temps nécessaire pour que les opérateurs soufflent de nouveau la bulle cassée et règlent la machine dans un mode de production complet. REFERENCE RUPTURES DES TEMPS MORT DE LA MACHINE (minutes) BULLES Ex. 1 1 18 Ex. 2 0 0 Ex. 3 0 0 Ex. comp. 1 6 125 Ex. comp. 2 0 0 5 Test de compression de la cassette Le test a été réalisé de la manière suivante : Une cassette pour litière du commerce est vidée et ensuite remplie avec 20 mètres de film de chaque exemple, tous fendus à la même largeur. Ensuite, 10 "l'effet de détente" de chaque film est suivi afin de juger si le film pourrait convenir dans une opération de remplissage de cassette. Ensuite, un couvercle est mis en place et l'opérateur essaie de retirer le film de la cassette simulant le mode opératoire réel réalisé par une personne utilisant ce système. Selon le test, les films des exemples 1, 2 et 3 avaient un bon "effet de 15 détente". Pendant la seconde partie du test, ils ont été retirés de la cassette sans ruptures ni autres problèmes. L'échantillon comparatif 1 avait un très bon "effet de détente". Néanmoins, pendant le retrait de la cassette, il était piqué et déchiré en certains points. Il a été jugé trop fragile pour l'opération. 20 L'échantillon comparatif 2 était difficile à placer dans la cassette et il avait un "effet de détente" trop agressif. Il n'a pas été jugé convenable pour l'opération. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 25 REVENDICATIONS1. Film multicouche ayant un grammage compris entre, et notamment, 15 et 22 g/m2 pour une utilisation dans l'emballage d'articles malodorants, dans lequel le film comprend au moins une couche comprenant du polypropylène et une autre couche comprenant un matériau de barrière à l'oxygène. 2. Film selon la revendication 1, dans lequel le film comprend ou est constitué de la structure : COUCHE EXTERIEURE/COUCHE ADJACENTE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE DE BARRIERE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUC 10 HE ADJACENTE/COUCHE INTERIEURE. 3. Film selon la revendication 1, dans lequel le film comprend ou est constitué de la structure : COUCHE EXTERIEURE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE DE BARRIERE/COUCHE INTERMEDIAIRE/COUCHE INTERIEURE. 15 4. Film selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la couche extérieure ou intérieure du film comprend du polypropylène. 5. Film selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la couche extérieure du film comprend du polypropylène. 6. Film selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, dans lequel la 20 couche intérieure du film comprend un copolymère éthylène-alpha-oléfine. 7. Film selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel le matériau de barrière à l'oxygène est l'EVOH. 8. Film selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau de barrière à l'oxygène est un polyamide. 25 9. Film selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau de barrière à l'oxygène est le PVDC. 10. Utilisation d'un film selon une ou plusieurs des revendications précédentes pour emballer des articles malodorants.