CH641725A5 - Complexe bi-couche, notamment pour la fermeture d'emballages en matiere plastique. - Google Patents

Complexe bi-couche, notamment pour la fermeture d'emballages en matiere plastique. Download PDF

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CH641725A5
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Bruno Claude
Daniel Pellerin
Jean-Jacques Labaig
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Description

La présente invention concerne des complexes bicouches, destinés notamment à la fabrication de capsules pour la fermeture d'emballages en matière plastique, comme par exemple des bouteilles.
Il est connu d'utiliser actuellement, pour fermer des corps creux constitués par exemple de matière plastique, ou tout autre emballage, des capsules rondes ou d'une forme quelconque, découpées dans des feuilles multicouches, qui obturent de manière étanche lesdits emballages. Les matériaux généralement employés pour constituer ces capsules de bouchage sont le polyéthylène, le polypropylène, le polychlorure de vinyle ou le polystyrène; l'obturation des emballages par ladite capsule est obtenue par solidarisation du complexe multicouche et de l'emballage par thermoscellage.
Les feuilles multicouches utilisées comprennent principalement une feuille mince d'aluminium, une couche de colle et un film de matière plastique.
A l'aide de capsules faites à partir de tels complexes multicouches, thermoscellées sur les emballages dans les conditions adéquates, on obtient une fermeture étanche, indispensable à la bonne conservation du produit conditionné dans l'emballage.
Ce type de feuilles multicouches convient bien à cette fonction lorsque l'emballage ainsi fermé n'est pas soumis ensuite à un traitement thermique nécessaire à la conservation du produit, tel que, par exemple, la stérilisation à haute température dans le cas du lait.
La nécessité d'une fermeture étanche entraîne cependant pour la capsule plusieurs inconvénients.
En particulier, l'ouverture de l'emballage, au moment de la première utilisation, est peu pratique et il faut employer un instrument pointu ou coupant pour perforer la capsule. Si l'on ne dispose pas d'un tel instrument, on peut éventuellement perforer la capsule à l'aide d'un doigt ou d'un ongle, mais, dans le cas où les produits conditionnés doivent être gardés stériles aussi longtemps que possible, ces méthodes ne sont pas recommandées.
De plus, une fois ouverts, les emballages ne peuvent pas être fermés et réouverts, après la première utilisation, sans l'aide d'un autre moyen de fermeture. Ainsi, même dans l'éventualité où l'on conserve le produit dans un réfrigérateur, ledit produit n'est à l'abri ni des odeurs, ni des contaminations, sans utilisation de moyens de fermeture différents de la capsule.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un complexe bicouche qui, en plus de l'étanchéité apportée par son thermoscellage sur le goulot du récipient, présente la particularité d'être pelable, c'est-à-dire de s'arracher facilement à la main de la surface du goulot au moment de la première utilisation de l'emballage.
A cet effet, l'invention a pour objet un complexe bicouche, notamment destiné à la fabrication de capsules ou d'opercules pour fermer un récipient, ce complexe comprenant une feuille métallique et une couche adhésive constituée par un mélange de deux composés A et B.
Le composé A est un composé qui a une bonne adhérence vis-à-vis de la feuille métallique et du récipient sur lequel doit être scellé le complexe.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
641 725
Le commposé B est un composé qui diminue l'adhérence du composé A vis-à-vis de la feuille métallique et/ou du récipient et permet la pelabilité du complexe.
Selon l'invention, le composé A est un copolymère d'une mono-oléfine aliphatique et d'un acide carboxylique monoéthylénique non saturé.
Ce copolymère peut être notamment obtenu par polymérisation de l'éthylène ou du propylène, puis greffage d'une faible quantité, en général moins de 5% en poids, d'un acide carboxylique monoéthylénique non saturé; cet acide peut être, par exemple, l'acide acrylique ou méthacrylique.
Dans le cas où l'oléfine est l'éthylène, le composé A est de préférence du polyéthylène haute densité greffé avec moins de 5% en poids d'acide acrylique.
Le composé B est choisi en fonction de la nature du composé A et du matériau du récipient sur lequel doit être scellé le complexe.
Dans le cas où le composé A est un copolymère de l'éthylène et de l'acide acrylique, et où le complexe est destiné à fermer un récipient en polyéthylène, le composé B peut être notamment choisi dans le groupe constitué par;
— le polyéthylène basse densité,
— le polyéthylène haute densité,
— le polyisobutylène,
— le polystyrène,
— les mélanges d'hydrocarbures saturés provenant du raffinage du pétrole brut et connus sous le nom de paraffine ou de cire.
De préférence, la couche adhésive a une épaisseur inférieure à 20 (a et la feuille métallique, par exemple une feuille d'aluminium, a une épaisseur comprise de préférence entre 30 et 80 p.
Les complexes bicouches selon l'invention sont, de préférence, préparés par un procédé particulier comprenant les étapes suivantes:
a) la préparation d'une suspension du comosé A dans un liquide organique, ladite suspension contenant en suspension ou en solution le composé B;
b) l'enduction de la feuille métallique par la suspension du composé A, ladite suspension contenant le composé B en suspension ou en solution;
c) l'élimination du liquide organique;
La paraffine est un mélange d'hydrocarbures saturés, comportant une structure cristalline et dont la température de fusion est comprise entre 35 et 66° C; la majeure partie de la paraffine est constituée par des hydrocarbures aliphatiques saturés linéaires; la teneur 5 en huile est généralement inférieure à 5% en poids et, de préférence, inférieure à 1%.
La cire est un mélange d'hydrocarbures saturés de masses moléculaires plus élevées que la paraffine; une cire comporte plus de molécules cycliques et ramifiées et est également plus riche en huile que io la paraffine; la cire est amorphe, sa température de fusion est comprise entre 66 et 100° C.
Dans le cas où le composé A est un copolymère du propylène et de l'acide acrylique, et où le complexe est destiné à fermer un récipient en polypropylène, le composé B peut être notamment choisi 15 dans le groupe constitué par:
— les copolymères de l'éthylène et du propylène,
— le copolymère de l'éthylène et de l'acide acrylique employé comme composé A dans le cas où le récipient est en polyéthylène.
La composition de la couche adhésive est choisie en fonction de la nature des composés A et B, et en fonction de la destination envisagée pour les complexes bicouches. Elle doit contenir suffisamment de composé A pour être adhésive, mais assez de composé B pour que le complexe soit pelable.
La couche adhésive peut, d'une façon générale, contenir de 10 à 90% en poids du composé A et de 90 à 10% en poids du composé B.
Des exemples de composition de couches adhésives sont donnés dans le tableau I:
d) la fusion des composés, de façon à obtenir une couche continue des composés sur la feuille métallique.
La suspension du composé A contenant le composé B peut être 60 obtenue en dissolvant les composés A et B dans un liquide organique, puis en refroidissant la solution obtenue, ledit refroidissement étant de préférence rapide.
Le composé B peut être soluble à température ambiante dans le liquide organique. Dans ce cas, il peut être ajouté à la suspension du 65 composé A obtenue comme indiqué ci-dessus.
L'enduction de la feuille métallique peut être effectuée par des moyens connus dans la technique. Elle peut être effectuée, par exemple, à l'aide d'un rouleau transfert.
Tableau I
Complexe N°
Composé A
Composé B
Nature du matériau du récipient sur lequel est scellé le complexe
Nature
% en poids
Nature
% en poids
1
Copolymère éthylène/acide acrylique
75-25
Polyéthylène basse densité
25-75
Polyéthylène haute densité
2
•d°
90-60
Polyisobutylène
10-40
d°
3
d°
80-20
Paraffine
20-80
d°
4
d°
75-25
Polystyrène
25-75
d°
5
d°
80-40
Polyéthylène haute densité
20-60
d°
6
Copolymère propylène/acide acrylique
80-10
Copolymère éthylène/acide acrylique
20-90
Polypropylène
7
d°
80-20
Copolymère éthylène/ propylène
20-80
d°
20
25
641 725
4
Le liquide organique contenu dans la suspension doit ensuite être éliminé de la feuille métallique, enduite, par séchage du support, par exemple par chauffage dans un tunnel chauffant.
La feuille métallique est ensuite portée à une température suffisante pour que les composés soient fondus. Dans le cas où la couche adhésive est composée de polyéthylène et de polyéthylène greffé,
cette température est voisine de 150° C. La fusion de la couche de composés peut être obtenue en faisant passer la feuille métallique sur un cylindre porté à une température suffisante.
Les complexes selon l'invention peuvent être utilisés pour la fabrication de capsules pour la fermeture de récipients. Les complexes peuvent être fixés sur les récipients par une opération de thermoscellage.
Le thermoscellage consiste à appliquer le complexe sur le récipient pendant un temps très court (quelques secondes) à une température qui dépend de la nature du complexe et du récipient. La température doit être suffisante pour que le complexe adhère bien au récipient, mais ne doit pas être trop élevée, de façon que le complexe soit pelable. Si la température est trop élevée, il n'est plus possible de peler le complexe.
Pour un récipient en polyéthylène, la température de thermoscellage peut être comprise entre 160 et 210° C.
Pour un récipient en polypropylène, la température de thermoscellage peut être comprise entre 170 et 250° C.
Dans le cas d'une utilisation des complexes selon l'invention pour la fabrication de capsules pour la fermeture de récipients, on peut avantageusement prévoir une languette sur la capsule pour faciliter l'arrachage de celle-ci.
L'arrachage peut, par ailleurs, être partiel, de telle sorte que la capsule reste solidaire du récipient: ainsi, on peut refermer le récipient avec ladite capsule, après utilisation.
De façon générale, les complexes bicouches selon la présente invention conviennent pour le bouchage de récipients possédant des formes quelconques, tels que barquettes, bouteilles, etc.; ils sont bien adaptés pour former des capsules de fermeture de bouteilles contenant des produits liquides (lait stérilisé, jus de fruits, etc.).
De façon plus particulière, certains complexes sont bien adaptés pour fermer des récipients dans lesquels sont conditionnés, à chaud, des produits tels que les crèmes-desserts ou les yogourts. En effet, ces produits peuvent être conditionnés à une température de 40 à 100° C s dans des barquettes en polypropylène. Si on utilise des complexes classiques pour fermer ces récipients, en raison de la température à laquelle ils se trouvent portés par suite de l'introduction des produits à une température de 40 à 100° C, les complexes adhèrent mal si on ne prend pas la précaution d'attendre que les récipients soient io revenus à une température plus basse. L'utilisation de complexes particuliers rentrant dans le cadre de l'invention permet d'obtenir des récipients en polypropylène, contenant des crèmes-desserts ou des yogourts, qui sont étanches, même en travaillant aux températures de conditionnement indiquées ci-dessus, ce qui permet donc de 15 diminuer le temps nécessaire au conditionnement.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention de façon non limitative.
Exemple 1:
20 Cet exemple illustre la préparation de complexes bicouches selon l'invention.
On prépare une solution contenant le composé A et, éventuellement, le composé B en dissolvant à chaud le composé A, et éventuellement le composé B, dans un solvant à 140° C.
25 La solution est ensuite brusquement refroidie en dessous de 50° C.
On obtient ainsi une suspension du composé A et, éventuellement, du composé B.
Dans le cas où le composé B n'a pas été dissous en même temps que le composé A dans le solvant chaud, on le dissout dans la sus-30 pension du composé A obtenue.
On enduit ensuite, avec les suspensions obtenues, et à l'aide d'un rouleau-transfert, une feuille d'aluminium. On fait ensuite passer la feuille d'aluminium enduite dans un tunnel à 120° C pour éliminer le solvant, puis sur un .cylindre porté à 240° C pour fondre les compo-35 sésAetB.
On a ainsi préparé huit complexes dont les conditions de préparation et les caractéristiques sont données dans le tableau II.
Tableau II
Complexe N°
Composition de la suspension utilisée
Température finale de refroidissement de la solution (°C)
Epaisseur de la couche adhésive (H)
Epaisseur de la feuille d'aluminium (H)
Nature des composants
Concentration en % en poids de la somme des composés AetB
Pourcentage des composés A et B l'un par rapport à l'autre
Composé A
Composé B
Solvant
Composé A
Composé B
11
PEG(1)
PEBD(2)
n-heptane
7
50
50
30
4
65
12
d°
d°
d°
6
30
70
30
5
50
21
d°
pib(3)
d°
6
80
20
30
2
50
31
d°
Paraffine 56-58(4)
d°
14
50
50
30
4
50
41
d°
P.S,5)
cyclohexane
2,5
50
50
40
2
50
51
d°
PEHD(6)
n-heptane
6
50
50
30
3
50
61
PPG(V)
PEG(1)
n-heptane
7
70
30
30
4
50
71
PPG(7)
EP(g)
n-heptane
7
70
30
30
4
50
Remarque: Pour les essais 21 et 31, le P.I.B. et la Paraffine ont été rajoutés à la suspension de PEG.
Légendes du tableau II:
(1) PEG: Polyéthylène haute densité (d=0,960) greffé par de l'acide acrylique (1% en poids).
(2) PEBD: Polyéthylène basse densité (d=0,918).
(3) PIB: Polyisobutylène de densité 0,916.
(4) Paraffine 56-58 : Paraffine de densité 0,895, de point de fusion 57° C.
(5) P.S.: Polystyrène de densité 1,11.
(6) PEHD: Polyéthylène haute densité (d = 0,960).
(7) PPG: Polypropylène (d=0,910) greffé avec 1% en poids d'acide acrylique.
(8) EP: Copolymère éthylène/propylène de densité 0,88.
Exemple 2:
Cet exemple concerne des essais d'étanchéité et de pelabilité effectués sur des récipients obturés par les complexes préparés dans l'exemple 1.
Une bouteille en polyéthylène haute densité (d =0,960), ou en polypropylène est remplie d'eau, puis bouchée hermétiquement à l'aide du complexe, scellé sur son goulot. Le goulot est rond et son diamètre est de 44 mm, son épaisseur étant de 2,5 mm.
Pour les complexes 11,12, 21, 31,41 et 51, on a utilisé une bouteille en polyéthylène.
Pour les complexes 61 et 71, on a utilisé une bouteille en polypropylène.
Le scellement s'effectue en appliquant le complexe sur le goulot de la bouteille à l'aide d'un plateau chauffant pendant 2 s, et avec une pression telle que la bouteille se comprime de 2 mm.
Le plateau chauffant est porté à 200° C pour les complexes 11, 12, 21, 31,41 et 51 et à 220° C pour les complexes 61 et 71.
A. Essais d'étanchéité
La bouteille est couchée sur le sol et l'on vérifie qu'elle est étanche au niveau de la capsule en lui appliquant le poids d'une personne.
Les bouteilles scellées avec les complexes selon l'invention ont été trouvées étanches.
B. Essais de pelabilité
On a effectué deux sortes de tests : des essais qualitatifs et des essais quantitatifs.
641725
1. Essais qualitatifs
Les bouteilles scellées utilisées lors des essais d'étanchéité ont été soumises à des essais consistant à essayer d'arracher manuellement, à l'aide d'une languette dont elles sont munies, les capsules formées à partir des complexes. On constate que les complexes sont facilement pelables.
2. Essais quantitatifs
On mesure les efforts d'arrachage de la capsule scellée sur un appareil d'essais en traction des matières plastiques Instron, ledit appareil étant muni d'un équipement spécial maintenant la bouteille solidement par son goulot dans une mâchoire inférieure mobile, une mâchoire supérieure fixe immobilisant la capsule par la languette; l'effort d'arrachage est exercé dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan de soudage de la capsule sur le goulot.
Les capsules sont ainsi arrachées de la surface du goulot des bouteilles, sans déchirure et d'une manière totale. L'effort de traction est exercé à une vitesse constante de 500 mm/min.
Les résultats des essais sont rassemblés dans le tableau III ci-après qui indique les efforts de pelage relevés pour chaque complexe:
Tableau III
Complexe N°
Force de pelage en daN
11
1
12
0,8
21
0,7
31
1
41
0,8
51
1
61
0,7
71
0,7
Ces essais montrent que les complexes selon l'invention sont pelables, tout en restant étanches, car, selon le test employé, des valeurs de force de pelage allant de 0,6 à 1,25 daN peuvent être considérées comme satisfaisantes.
5
5
10
15
20
25
30
35
40
R

Claims (17)

641 725
1. Complexe bicouche, notamment destiné à la fabrication de capsules ou d'opercules pour fermer un récipient, ce complexe comprenant une feuille métallique et une couche adhésive, ledit complexe étant caractérisé en ce que la couche adhésive est constituée d'un mélange de deux composés A et B :
— le composé A étant un copolymère d'une monooléfine alipha-tique et d'un acide carboxylique monoéthylénique non saturé, ayant une bonne adhérence vis-à-vis de la feuille métallique et du récipient,
— le composé B étant un composé apte à diminuer l'adhérence du composé vis-à-vis de la feuille métallique et/ou du récipient.
2. Complexe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé A est un copolymère greffé d'acide acrylique sur du poly-éthylène.
2
REVENDICATIONS
3. Complexe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé A est un copolymère greffé d'acide acrylique sur du poly-propylène.
4. Complexe selon la revendication 2, caractérisé en ce que le composé A est un copolymère à 5% en poids d'acide acrylique greffé sur du polyéthylène haute densité.
5. Complexe selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le composé B est choisi dans le groupe constitué par:
— le polyéthylène basse densité,
— le polyéthylène haute densité,
— le polyisobutylène,
— le polystyrène,
— la paraffine,
— la cire.
6. Complexe selon la revendication 3, caractérisé en ce que le composé B est choisi dans le groupe constitué par:
— les copolymères de l'éthylène et du propylène,
— les copolymères d'acide acrylique greffé sur du polyéthylène.
7. Complexe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche adhésive a une épaisseur inférieure à 10 (im.
8. Complexe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la feuille métallique est une feuille d'aluminium ayant une épaisseur comprise entre 30 et 80 p..
9. Complexe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche adhésive contient de 10 à 90% en poids du composé A et de 90 à 10% en poids du composé B.
10. Procédé de préparation d'un complexe selon l'une des revendications 1 à 9, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:
a) la préparation d'une suspension du composé A dans un liquide organique, ladite suspension contenant le composé B,
b) l'enduction de la feuille métallique par la suspension du composé A, ladite suspension contenant le composé B,
c) l'élimination du liquide organique,
d) la fusion des composés, de façon à obtenir une couche continue des composés sur la feuille métallique.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la suspension de composés est obtenue par refroidissement rapide d'une solution du composé A, le composé B étant incorporé à la solution avant ou après le refroidissement.
12. Utilisation du complexe selon la revendication 1 pour la réalisation de fermetures pelables pour obturer des récipients.
13. Utilisation selon la revendication 12 du complexe selon la revendication 5 pour la réalisation de fermetures pelables pour obturer des récipients en polyéthylène, caractérisée en ce que le thermoscellage du complexe sur le récipient est effectué à une température comprise entre 160 et 210° C.
14. Utilisation selon la revendication 13, caractérisée en ce que la couche adhésive est composée de 75 à 25% en poids d'un copolymère de l'éthylène et de l'acide acrylique et de 25 à 75% en poids de polyéthylène basse densité.
15. Utilisation selon la revendication 12 du complexe selon la revendication 6 pour la réalisation de fermetures pelables pour obturer des récipients en polypropylène, caractérisée en ce que le thermoscellage du complexe sur le récipient est effectué à une température comprise entre 170 et 250° C.
16. Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que la couche adhésive est composée de 80 à 10% en poids d'un copolymère du propylène et de l'acide acrylique et de 20 à 90% en poids d'un copolymère de l'éthylène et de l'acide acrylique.
17. Utilisation selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce que le récipient contient de la crème dessert ou du yogourt introduit dans le récipient à une température comprise entre 40 et 100° C, et en ce que le thermoscellage est effectué immédiatement après l'introduction de la crème dessert ou du yogourt.
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