FR2991230A1 - Complexe multicouche comprenant une couche a base d'un polymere biodegradable et un support a base de fibres cellulosiques ; procede de fabrication et utilisation - Google Patents

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Abstract

Complexe multicouche comprenant successivement : - une couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques.

Description

COMPLEXE MULTICOUCHE COMPRENANT UNE COUCHE A BASE D'UN POLYMERE BIODEGRADABLE ET UN SUPPORT A BASE DE FIBRES CELLULOSIQUES ; PROCEDE DE FABRICATION ET UTILISATION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un complexe multicouche comprenant une couche à base d'un polymère biodégradable. Le domaine d'utilisation de la présente invention concerne l'industrie agroalimentaire et notamment la fabrication de moules alimentaires résistant à des conditions humides après utilisation. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Les moules de l'art antérieur comprennent généralement une feuille d'aluminium qui leur confère une certaine rigidité quelles que soient les conditions sèches ou humides. Cependant, ce type de moules n'est pas biodégradable. En outre, eu égard à la présence d'aluminium, ils ne peuvent pas être utilisés dans un four à micro ondes, et ils ne sont pas adéquats pour des lignes de production 20 comprenant des détecteurs de métaux. Afin de remédier à ces problèmes, des moules à base de papier ont été développés. Bien que leur résistance à la température de cuisson des aliments soit satisfaisante, ces moules présentent l'inconvénient de perdre leur mise en forme initiale en présence 25 d'humidité. En effet, lors de la cuisson ou du refroidissement, l'humidité provenant des aliments diffuse dans le papier du moule et provoque ainsi l'affaissement de ses bords. Une amélioration de ces moules a consisté à incorporer une couche extérieure en 30 plastique tel que le polyéthylène téréphtalate (PET). Or le PET n'est ni biodégradable ni compostable. Le problème que se propose de résoudre la présente invention concerne notamment le maintien, dans des conditions humides, de la structure d'un moule comprenant un 35 support à base de fibres cellulosiques au contact de la nourriture. En outre, ces moules peuvent être biodégradables et éventuellement compostables selon le mode de réalisation mis en oeuvre.
EXPOSE DE L'INVENTION Le Demandeur a mis au point un complexe multicouche dont la mise en forme est conservée en présence d'humidité. Ce complexe multicouche comprend une couche à 5 base d'un polymère biodégradable qui présente l'avantage d'être notamment biosourcé, et éventuellement compostable. Plus précisément, la présente invention concerne un complexe multicouche comprenant successivement : 10 - une couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. 15 Dans la suite de la description, par couche à base de polymère biodégradable, on désigne la couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C. Cette couche peut se présenter sous la forme d'une couche à base d'un non tissé, ou d'un film. 20 Lorsqu'il s'agit d'un film, il peut notamment être extrudé. Selon un mode réalisation préféré, la présente invention concerne un complexe multicouche comprenant successivement : - une couche à base d'un non tissé comprenant au moins 50 % en poids de fibres 25 d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C, avantageusement comprise entre 100 et 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. 30 L'épaisseur du complexe multicouche objet de l'invention est avantageusement comprise entre 150 et 250 micromètres alors que le non tissé à base de fibres de polymère(s) biodégradable(s) présente généralement une épaisseur comprise entre 75 et 150 micromètres. En outre, le non tissé présente avantageusement un poids compris entre 5 et 100 g/m2, plus avantageusement entre 10 et 30 g/m2, et encore plus 35 avantageusement entre 15 et 20 g/m2. Le non tissé comprend avantageusement entre 75 et 100 % en poids de fibres de polymère biodégradable.
Comme déjà indiqué, le polymère biodégradable présente une température de fusion inférieure à 220°C, il peut avantageusement être choisi dans le groupe comprenant l'acide polylactique (PLA), le PHA (polyhydroxyalcanoate), le PHB (poly(hydroxybutyrate), le PHB(V) (poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalérate), le PBS (poly(buthylènesuccinate)), les biopolyesters, ainsi que leurs mélanges. Le polymère biodégradable est avantageusement l'acide polylactique (PLA) qui présente l'avantage d'être notamment biosourcé, biodégradable, et compostable. Par PLA, on entend l'acide polylactique, ses dérivés (type L et D ou copolymères), et leurs 10 mélanges. Par l'expression « support à base de fibres cellulosiques », ou support cellulosique, on désigne un support comprenant des fibres cellulosiques plus ou moins raffinées en fonction des caractéristiques souhaitées (densité, transparence, caractéristiques 15 mécaniques) dans des proportions comprises entre 80 et 100 % en poids, le complément étant le cas échéant, constitué de fibres synthétiques du type par exemple, polyester ou et/ou de fibres artificielles (par exemple viscose, acétate de cellulose) et/ou de fibres naturelles (par exemple coton, laine, pâte de bois) et/ou, de charges minérales telles que talc, kaolin, CaCO3, etc... Le support est avantageusement 20 constitué de matériaux biodégradables et éventuellement compostables. De manière générale, un non tissé est un matériau obtenu par arrangement aléatoire de fibres individuelles qui sont entrelacées. La cohésion des fibres entre elles peut être assurée par addition d'adhésif ou de liants (latex, alcool polyvinylique, amidon...), par 25 chauffage, par pression, ou par aiguillage par exemple. De nombreux procédés de préparation des non tissés font partie des connaissances de l'homme du métier. Ils incluent par exemple les procédés de filage par fusion/soufflage (« meltblowing »), de filage direct ou par voie fondue (« spin laying », « spunbond »), de cardage (« carding »), de dispersion par jet d'air (« air laying »), ou de dispersion par jet d'eau 30 (« water laying »). Dans le cadre de la présente invention, la cohésion des fibres et donc du non tissé est avantageusement obtenue en l'absence d'adhésif ou de liant par thermoliage (calandrage à chaud). Le non tissé à base de polymère biodégradable peut être un multicouche. De manière 35 avantageuse, il peut s'agir d'un non tissé monocouche, bicouche, ou tricouche.
Selon un mode de réalisation particulier, il peut comprendre au moins 85 %, plus préférentiellement au moins 90 %, et encore plus préférentiellement 100 % en poids de fibres de polymère biodégradable.
Le non tissé à base de fibres de polymère biodégradable est préférentiellement obtenu par voie fondue (« spunbond »), notamment lorsqu'il comprend 100 % en poids de fibres de PLA. Dans le cadre de l'invention, dans la suite de la description, par l'expression « non 10 tissé », on désigne également la couche à base d'un non tissé du complexe multicouche objet de l'invention. Outre les fibres de polymère biodégradable, la couche à base de polymère biodégradable, c'est-à-dire un film ou une couche à base d'un non tissé à base de 15 polymère biodégradable, peut également comprendre des additifs, des charges minérales, mais également des fibres d'au moins un polymère biosourcé, éventuellement biodégradable. Il peut notamment s'agir de fibres de cellulose. La couche, c'est-à-dire le film ou le non tissé, à base de fibres de polymère 20 biodégradable peut également comprendre des fibres de polyéthylène téréphtalate. Selon ce mode de réalisation particulier, le complexe multicouche n'est pas biodégradable. L'incorporation d'additifs, de charges, ou de fibres autres que celles du polymère 25 biodégradable peut permettre de moduler le point de fusion de la couche à base de polymère biodégradable. L'adhésif apte au contact alimentaire permet notamment d'assurer la cohésion du complexe multicouche lorsque celui-ci est exposé à une température proche ou 30 supérieure à celle de fusion de la couche à base de fibres de polymère biodégradable. L'adhésif permet de maintenir la couche à base de polymère biodégradable sur le support à base de fibres cellulosiques lorsque le complexe multicouche est soumis à des températures proches ou supérieures à la température de fusion du polymère biodégradable. 35 Par le terme « adhésif apte au contact alimentaire », on entend tout type d'adhésif généralement utilisé dans l'industrie agroalimentaire. Toutefois, de manière avantageuse, il peut être choisi dans le groupe comprenant les adhésifs acryliques, les adhésifs polyuréthanes, les éthylènes acétate de vinyle, et leurs mélanges.
Par exemple, l'adhésif apte au contact alimentaire peut ainsi être l'éthylène acétate de vinyle commercialisé par Celanese sous le nom Vinamul 3231. De manière avantageuse, l'adhésif apte au contact alimentaire peut répondre aux 10 normes règlementaires FDA 176.170, FDA 176.180, et BfR XIV. Quoi qu'il en soit, de manière générale, tout type d'adhésif possédant un agrément pour usage au contact alimentaire à chaud (aux alentours de 220°C) est susceptible de convenir dans le cadre de la présente invention. 15 La quantité d'adhésif représente avantageusement entre 8 et 10 g/m2, et plus avantageusement encore entre 3 et 5 g/m2 par rapport à la surface du complexe multicouche. 20 La couche d'adhésif apte au contact alimentaire peut être un film continu d'adhésif réparti uniformément entre la couche à base de polymère biodégradable et le support cellulosique. Il peut également s'agir de points d'adhésif, ou de bandes d'adhésif. La couche peut comprendre des trames. 25 En ce qui concerne le support à base de fibres cellulosiques, il peut s'agir d'un support présentant des propriétés barrière à la graisse et/ou à l'humidité. L'homme du métier saura choisir le papier adéquat. Il peut notamment être choisi dans le groupe comprenant : 30 - les papiers sulfurisés, les papiers ingraissables haute densité, les papiers ingraissables traités chimiquement (par exemple par une résine fluorée) ; - les papiers dits « papiers release » tels que les papiers siliconés sur au moins une face, les papiers dont au moins une face a été enduite d'une couche dite « release » (par exemples les papiers traités avec des complexes de chrome 35 Quilon) ; les papiers sulfurisés.
Lorsque les propriétés recherchées du support à base de fibres cellulosiques concernent la résistance à l'humidité mais pas nécessairement les propriétés barrières aux graisses et de « release », il peut également être choisie dans le groupe comprenant : - les papiers non ingraisssables ; - les papiers non release ; - les papiers « collés » dont le traitement permet de ralentir la pénétration de l' eau ; - les papiers dont le grammage est supérieur à 220 g/m2.
Le support à base de fibres cellulosiques procure avantageusement une barrière fonctionnelle à la migration éventuelle de l'adhésif. Selon un autre mode de réalisation particulier, ce support à base de fibres cellulosiques peut également comprendre des matériaux non cellulosiques tels que les films PET.
Dans ce cas, cette couche et donc le complexe multicouche ne sont pas biodégradables. Selon un autre mode de réalisation particulier, le complexe multicouche objet de l'invention peut comprendre une couche additionnelle de protection recouvrant la couche, c'est-à-dire le film ou le non tissé, à base de polymère biodégradable. Cette couche de protection est appliquée sur la surface de la couche à base de polymère biodégradable opposée à celle en contact avec le support à base de fibres cellulosiques via la couche d'adhésif apte au contact alimentaire. Cette couche de protection peut être à base de tout matériau apte au contact alimentaire à chaud, et dont le point de fusion est supérieur à 220°C. Il peut également s'agir d'une couche de même nature que le support à base de fibres cellulosiques du complexe multicouche. La couche de protection permet d'isoler la couche, c'est-à-dire le film ou le non tissé, à 30 base de polymère biodégradable au sein du complexe multicouche qui comprend ainsi successivement : - un support à base de fibres cellulosiques ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - une couche, c'est-à-dire un film ou non tissé, à base de fibres de polymère 35 biodégradable ; - éventuellement une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - une couche de protection.
Selon un autre mode de réalisation particulier, la couche de protection peut également comprendre ou être constituée de matériaux non biodégradables tels que le PET. Toutefois, le complexe multicouche objet de la présente invention est avantageusement biodégradable. Par conséquent, ce mode de réalisation particulier ne comprend pas la présence de fibres de polyéthylène téréphtalate. L'homme du métier saura choisir les matériaux adaptés afin de préparer un complexe multicouche biodégradable et éventuellement compostable.
Selon un mode de réalisation particulier, le complexe multicouche biodégradable objet de l'invention, comprenant successivement : - un non tissé comprenant 100 % en poids de fibres d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. Dans ce cas, la couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C, est un non tissé comprenant 100% en poids d'au moins un polymère biodégradable.
Selon ce mode de réalisation particulier, le au moins un polymère biodégradable est avantageusement l'acide polylactique (PLA). La présente invention concerne également le procédé de préparation du complexe multicouche décrit ci-avant. Ce procédé comprend les étapes suivantes : - enduction d'un support à base de fibres cellulosiques avec un adhésif apte au contact alimentaire ; - application, d'une couche comprenant au moins 50% en poids de fibres de polymère biodégradable, sur le support à base de fibres cellulosiques enduit d'adhésif apte au contact alimentaire, avantageusement par association par passage dans une presse ; - séchage du complexe multicouche ainsi obtenu, avantageusement à l'air chaud. La couche comprenant au moins 50% en poids de fibres de polymère biodégradable peut se présenter sous la former d'un film ou d'une couche à base d'un non tissé.
Comme déjà dit, la préparation du non-tissé à base de polymère biodégradable peut notamment être mise en oeuvre selon les techniques de l'art antérieur faisant partie des connaissances de l'homme du métier.
L'enduction de l'adhésif apte au contact alimentaire, ou encollage, peut être réalisée sur l'intégralité de la surface du support à base de fibres cellulosiques ou par enduction tramée afin de maintenir la perméabilité à la vapeur d'eau du support cellulosique lors de la cuisson. La quantité et la nature de la couche d'adhésif apte au contact alimentaire peuvent être ajustées en fonction de l'application finale envisagée.
La présente invention concerne également l'utilisation du complexe multicouche décrit ci-avant, notamment dans l'industrie agroalimentaire. Dans ce cas, la partie du complexe multicouche en contact avec les aliments est le support à base de fibres cellulosiques.
L'invention concerne aussi un objet alimentaire constitué dudit complexe multicouche. Il s'agit avantageusement d'un moule, et plus particulièrement d'un moule présentant un fond plat, et des bords relevés pouvant comprendre des pliures. Le moule présente avantageusement des bords roulés sur sa périphérie. Le moule de l'invention est similaire en formes à ceux utilisés dans l'industrie agroalimentaire et notamment dans la préparation de quiches. Il est avantageusement de forme circulaire. Par objet alimentaire, on désigne également un plateau tel qu'une barquette, notamment une barquette a bords plats, qui n'est pas forcément destinée à être placée dans un four. Le procédé de fabrication de cet objet alimentaire, et plus particulièrement d'un moule, à partir d'un complexe multicouche comprenant successivement : - une couche (film ou couche à base d'un non tissé) comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques ; consiste notamment à découper, et à mettre en forme le complexe multicouche selon les techniques conventionnelles faisant partie des connaissances de l'homme du métier.
Le moule objet de l'invention est avantageusement obtenu par repliement des bords du complexe multicouche décrit ci-avant. La composition du complexe multicouche peut bien entendu être ajustée en fonction des modes de réalisations décrits ci-dessus. Par exemple, dans le cas où le complexe multicouche comprend une couche de protection, cette dernière permet d'isoler la couche (film ou couche à base de non tissé) à base de polymère biodégradable des plaques de cuisson.
Cette couche de protection n'est toutefois pas essentielle à l'invention. En effet, l'adhésif maintient la couche à base de fibres de polymère biodégradable sur le support cellulosique. Ce procédé peut également comprendre une étape de chauffage de l'objet après sa mise en forme. Ce pré-traitement à chaud permet de renforcer la cohésion de l'objet lors de son utilisation, notamment en conditions humides. En effet, afin de conférer à l'objet des propriétés de résistance à l'humidité atmosphérique avant son utilisation, l'objet peut être pré-traité thermiquement selon au moins les deux modes de réalisation suivants. Dans le premier cas, l'objet est entièrement pré-traité par passage dans un four dont la température est supérieure ou égale à la température de fusion de la couche à base de polymère biodégradable pendant une durée avantageusement comprise entre 5 et 10 25 minutes. Dans le deuxième cas, l'objet est localement pré-traité, notamment lorsque l'objet comprend des bords roulés. Dans ce cas, seule la partie du bord roulé est chauffée, par exemple par pressage local de l'objet, dans les mêmes conditions de températures. 30 Ce pré-traitement par chauffage intégral ou local de l'objet permet de faire fondre la couche à base de polymère biodégradable, notamment au niveau du bord roulé et des pliures éventuelles autour de l'objet. Ainsi, lorsque la couche à base de polymère biodégradable est en contact avec lui-même, il se forme un renfort de la structure de 35 l'objet lors de son refroidissement. Le polymère biodégradable, fondu puis durci, bloque le support cellulosique selon sa mise en forme initiale. La mise en forme est donc conservée, avantageusement en présence d'humidité, notamment dans les conditions normales d'utilisation de l'objet. En effet, lorsque le polymère biodégradable durcit, c'est-à-dire lorsque la température est inférieure à son point de fusion, il permet de lier les régions de pliures du moule qui présente ainsi une structure dont la rigidité est améliorée par rapport à la structure initiale avant chauffage. Le rôle de l'adhésif est notamment de maintenir la couche à base de polymère biodégradable en place lors de la formation de l'objet et lors de la fusion du polymère biodégradable dans un four. Lors du traitement de l'objet par chauffage ou lors de son utilisation à des températures auxquelles la couche à base de polymère biodégradable fond, le polymère biodégradable ne flue pas, il est maintenu au support à base de fibres cellulosiques par l'adhésif apte au contact alimentaire.
Ainsi, la température d'utilisation de l'objet, notamment lorsqu'il s'agit d'un moule, peut être supérieure à la température de fusion du polymère biodégradable. Les opérations de mise en forme du complexe multicouche selon l'invention incluent notamment le thermoformage ou l'embossage. L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et exemples suivants donnés afin d'illustrer l'invention et non de manière limitative. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 illustre le complexe multicouche objet de la présente invention. La figure 2 représente le complexe multicouche objet de la présente invention selon un mode de réalisation particulier dans lequel il comprend une couche de protection. 30 EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION Sur la figure 1, est représenté un complexe multicouche comprenant successivement : - un support (1) à base de fibres cellulosiques ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire (2) ; 35 - une couche (3) comprenant au moins 50 % en poids d'un polymère biodégradable dont le point de fusion est inférieur à 220°C, avantageusement 100 % en poids. 25 En revanche, la figure 2 représente un mode de réalisation particulier du complexe multicouche objet de l'invention où une couche de protection (4) recouvre la couche (3) qui est un non tissé en PLA.
Ce type de complexe multicouche comprend successivement : - un support (1) à base de fibres cellulosiques ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire (2) ; - un non tissé (3) comprenant au moins 50 % en poids de fibres d'acide polylactique (PLA), avantageusement 100 % en poids. - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire (2) ; - une couche de protection (4).

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1. Complexe multicouche comprenant successivement : - une couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. Complexe multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche comprenant au moins 50 % en poids d'au moins un polymère biodégradable se présente sous la forme d'une couche à base d'un non tissé, ou d'un film. Complexe multicouche selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le polymère biodégradable est choisi dans le groupe comprenant l'acide polylactique (PLA), le PHA (polyhydroxyalcanoate), le PHB (poly(hydroxybutyrate), le PHB(V) (poly(hydroxybutyrate-co- hydroxyvalérate), le PBS (poly(buthylènesuccinate)), les biopolyesters, ainsi que leurs mélanges. Complexe multicouche selon l'une des revendications précédentes comprenant successivement : - une couche à base d'un non tissé comprenant au moins 50 % en poids de fibres d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. ledit non tissé étant un monocouche, un bicouche, ou un tricouche. Complexe multicouche selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère biodégradable est l'acide polylactique (PLA). Complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'adhésif est choisi dans le groupe comprenant les adhésifs acryliques, les adhésifs polyuréthanes, l'éthylène acétate de vinyle.2. 3. 20 4. 25 30 5. 6. 35 7. 8. 9. 10. 11. 12. 30 13. 35 14. Complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de protection recouvrant la couche à base de polymère biodégradable. Complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche à base de fibres de polymère biodégradable comprend des fibres de polyéthylène téréphtalate. Complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est biodégradable. Complexe multicouche biodégradable selon la revendication 9, comprenant successivement : - un non tissé comprenant 100 % en poids de fibres d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C ; - une couche d'adhésif apte au contact alimentaire ; - un support à base de fibres cellulosiques. Complexe multicouche biodégradable selon la revendication 10, caractérisé en ce que le au moins un polymère biodégradable est l'acide polylactique (PLA). Procédé de préparation du complexe multicouche objet de l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : - enduction d'un support à base de fibres cellulosiques avec un adhésif apte au contact alimentaire ; - application d'une couche comprenant au moins 50 % en poids de fibres d'au moins un polymère biodégradable dont la température de fusion est inférieure à 220°C, sur le support à base de fibres cellulosiques enduit d'adhésif apte au contact alimentaire ; - séchage du complexe multicouche ainsi obtenu. Moule alimentaire susceptible d'être obtenu par repliement des bords du complexe multicouche objet de l'une des revendications 1 à 11. Procédé de fabrication du moule alimentaire selon la revendication 13, comprenant les étapes de découpe et de mise en forme du complexe multicouche.15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de chauffage du moule après sa mise en forme.
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