Développement d'un film à base de polypropylène ayant des propriétés mécaniques et de scellage thermique améliorées

Les films plastiques utilises dans les emballages alimentaires sont souvent composes de plusieurs couches, chacune ayant un role specifique pour proteger l’aliment de l’environnement exterieur. Dans cette etude on s’interesse specifiquement a la couche interieure, dite couche de scellage, et specialement la couche de scellage a base de polypropylene. Ce dernier est de plus en plus utilise pour des applications d’emballage specifique et constitue une meilleure alternative au polyethylene, le materiau de scellage par excellence, notamment grâce au developpement de nouvelles generations de polypropylene. Trois polymeres de structure moleculaire differente (un homopolymere, un copolymere ethylenique aleatoire et un copolymere ethylenique aleatoire elastomere) ont ete selectionnes puis caracterises et des films a base de ces trois resines ont ete produits par extrusion a l’echelle laboratoire. Dans la premiere partie de ce travail, une caracterisation thermique, rheologique et chromatographique a ete realisee afin d’elucider la difference dans la structure moleculaire de ces trois polymere. Il a ete montre que l’elastomere a une structure relativement lineaire avec une distribution de poids moleculaire etroite et un degre de branchement moins eleve en comparaison avec les deux autres polymeres. On a pu aussi constater que la temperature de fusion et le degre de cristallinite du copolymere sont plus bas que ceux de l’homopolymere a cause de la presence des groupes d’ethylene dans le premier. Dans la seconde partie de cette etude, les proprietes de la tenue a chaud (Hot tack) et les proprietes du thermoscellage (Heat seal) ont ete determinees pour les films a base de resines pures, pour des melanges de l’elastomere avec l’homopolymere et pour des melanges de l’elastomere et le copolymere. D’abord, il a ete montre que la temperature d’initiation de scellage (de la tenue a chaud et du thermoscellage) est regie par la temperature de fusion et le degre de cristallinite et que l’augmentation de la teneur de l’elastomere dans les melanges entraine une diminution de la temperature d’initiation de scellage. Ensuite, on a pu montrer que la force de scellage depend de la facilite de l’interdifussion des chaines moleculaire a travers l’interface de scellage. Finalement, on a pu constater que la force du thermoscellage augmente par recristallisation a l’interface de scellage apres refroidissement. Dans la troisieme partie de cette etude, on a determine les proprietes mecaniques de traction, de perforation, de la resistance a dechirure et la resistance a l’impact. Il a ete montre que plusieurs de ces proprietes sont ameliorees par l’ajout d’une certaine quantite de l’elastomere au copolymere et a l’homopolymere, notamment la resistance a la dechirure et a l’impact. ---------- Polymer films used in food packaging are often composed of several layers, each has a specific role to protect the food from the outside environment. In this study we are specifically interested in the inner layer, known as sealing layer, and particularly the polypropylene-based sealing layer. The latter is increasingly used for specific packaging applications and provides a better alternative to polyethylene, premier sealing material, including through the development of new generations of polypropylene. Three polymers of different molecular structure (an homopolymer, a random ethylene copolymer and an elastomeric ethylene random copolymer) were selected and then characterized and films based on these three resins were produced by extrusion on a laboratory scale. In the first part of this work, thermal, rheological and chromatographic characterization was performed to elucidate the difference in the molecular structure of these three polymers. It has been shown that the elastomer has a linear structure with a narrow molecular weight distribution and low branching in comparison with the two others polymers. It was also found that the melting temperature and crystallinity of the copolymer are lower than those of the homopolymer due to the presence of ethylene groups in the former. In the second part of this study, hot tack and heat seal properties were determined for films based on pure resins, for elastomer/homopolymer and elastomer/copolymer blends. First, it was shown that the seal initiation temperature (for hot tack and heat seal) is governed by the melting temperature and crystallinity and the increase of the elastomer content in blends leads to a decrease of the seal initiation temperature. Then, it was shown that the sealing force depends on the ease of chains diffusion across the sealing interface. Finally, it has been found that the strength of the heat sealing increases by recrystallization in the sealing interface after cooling. In the third part of this study, tensile, puncture, tear and impact properties were determined. It has been shown that many of these properties are improved by adding a certain amount of the elastomer to the copolymer and the homopolymer, particularly the tear strength and impact resistance.