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MATERIAU D'EMBALLAGE ET EMBALLAGE EN FAISANT APPLICATION
Le domaine de la présente invention est celui de la fabrication de matériau d'emballage recyclable et se présentant sous la forme de feuilles, à partir desquelles peuvent être réalisés divers articles d'emballage. Il peut s'agir, par exemple, de barquettes, assiettes, plateaux ou analogues, susceptibles d'être obtenus notamment par thermo-formage.
La présente invention concerne ainsi un matériau d'emballage du type de ceux à structure multi-couches et réalisés essentiellement à partir de papier.
L'application plus particulièrement visée, est celle de l'emballage de produits alimentaires susceptibles de libérer ou de relarguer des exsudats liquides (sang), comme par exemple la viande ou le poisson.
Cette particularité pose problème, lorsqu'il s'agit de les conditionner en vue de les conserver dans un état correct pendant une certaine durée et de les présenter à la vente, sous une forme attrayante pour le consommateur.
Le type d'emballage le plus répandu pour ce faire, est la barquette, c'est- à-dire un récipient léger et rigide, généralement à fond plat sur lequel repose, par exemple, le morceau de viande, l'ensemble étant enveloppé par un film transparent en matière plastique tel que le polyéthylène, permettant au consommateur de constater de visu, l'aspect du produit emballé.
Les matériaux utilisés pour fabriquer ce type d'emballage doivent répondre à un certain nombre de spécifications techniques, résultant de contraintes propres à la destination finale, préférentiellement mais non exclusivement, visée en l'espèce.
Ces contraintes sont en premier lieu, d'ordre mécanique.
En effet, étant donné que l'un des moyens les plus commodes pour fabriquer ce type d'emballage est le thermo-moulage ou le thermo-formage, c'est-àdire une mise en forme à chaud et sous pression permettant de façonner l'emballage selon une forme et une profondeur adaptée, il importe que le matériau utilisé soit à même de supporter les contraintes imposées par cette transformation et, en particulier, qu'il possède une capacité de déformation élevée.
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En outre, il est nécessaire que ce matériau possède une bonne tenue mécanique, de façon à conserver sa forme initiale après mise en place du film transparent protecteur et à résister aux diverses déformations qu'il est susceptible de subir au cours des diverses manipulations dont il fait l'objet. Une bonne résistance à la déchirure est également souhaitable.
Une autre contrainte est que ce matériau puisse supporter les atteintes des liquides, auquels il est exposé. Ces liquides peuvent être d'une part, tous les exsudats ou sucs rejetés par l'aliment frais lors du stockage et, d'autre part, l'eau de condensation, qui est une conséquence du mode de stockage par réfrigération de ce type de produit. Le matériau d'emballage doit donc être suffisamment résistant au délitement provoqué par ces liquides.
L'obtention d'une bonne qualité de présentation à la vente des produits ayant tendance à relarguer des liquides, passe par une absorption des exsudats, de façon à éviter que le produit alimentaire baigne dans une flaque de liquide, en particulier de sang, car cela n'est pas très engageant pour le consommateur.
Cette absorption ne doit cependant pas se faire au détriment de l'aspect de l'emballage lui-même, c'est-à-dire que ce dernier ne doit pas comporter des tâches de liquide, de graisse ou de sang, en surface qui, là encore, nuisent à la présentation du produit.
Il convient également que le produit alimentaire humide n'adhère pas à l'emballage pour ne pas poser de difficultés lors de son extraction.
Le matériau doit bien entendu, être de qualité alimentaire.
Enfin et surtout, ce matériau doit satisfaire à l'une des grandes préoccupations actuelles qui est le respect de l'environnement. Pour cela, il doit donc être recyclable, afin de générer le moins de déchets polluants possibles.
L'art antérieur comprend diverses propositions techniques qui tentent de répondre, sans réel succès. aux diverses contraintes ci-dessus indiquées.
On connaît ainsi les barquettes réalisées à partir de matières plastiques, telles que le polystyrène expansé orienté, ou à partir de matériaux associant, dans des structures multi-couches, des papiers et des matières plastiques ou des métaux tels que l'aluminium.
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La demande de brevet français nO 2 473 418 décrit ainsi des barquettes en polystyrène expansé, dont la face interne est revêtue d'une pellicule aluminisée assemblée par soudage à chaud.
De même que les matériaux constitués exclusivement de plastique, ces composites plastique/métal n'ont absolument aucune capacité d'absorption des exsudats et, surtout, sont difficilement recyclables. Ceci est dû au fait que les chaînes de collecte et de retraitement de tels emballages ne sont pas en place ou sont insuffisamment développées, comme c'est le cas pour les plastiques, et/ou au fait que leur structure impose un retraitement complexe et coûteux.
Concernant les matériaux composites multi-couches plastiques/papier, comme ceux décrits dans les demandes de brevet européen nOS 313 356 et 443 402, ils poursuivent généralement des objectifs différents de ceux du matériau suivant l'invention, notamment parce qu'ils ne sont pas absorbants (EP 313 356) et/ou parce qu'ils posent de grands problèmes de recyclage.
Pour tenter de remédier à cela, les industriels du domaine considéré se sont naturellement tournés vers des matériaux à structure multi-couches et réalisés essentiellement à partir de papier/carton. Ces matériaux ont en effet l'avantage d'être relativement repulpables, c'est-à-dire aisément recyclables, par broyage et remise en suspension aqueuse, permettant d'obtenir une pâte papetière réutilisable.
On connaît ainsi la demande de brevet allemand n 40 028 236 décrivant un procédé et un dispositif de fabrication de barquette d'emballage pour produits alimentaires. La barquette considérée est constituée de plusieurs couches de papier, à savoir : une couche interne hydrophobe dans laquelle est ménagée une pluralité de perforations, une couche externe absorbante ou buvard, éventuellement revêtue sur sa face extérieure d'une couche de papier recyclé également absorbant, et une dernière couche extérieure hydrophobe.
Les perforations de la couche interne permettent le passage des exsudats liquides jusqu'à la couche absorbante interne.
On observe tout d'abord que la structure de ce matériau est relativement complexe. Sa fabrication nécessite donc de nombreuses opérations d'assemblage, longues et coûteuses, auxquelles s'ajoute encore l'opération de perforation de la
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couche interne.
En outre, ce matériau est sujet à une détérioration de sa tenue mécanique et de son intégrité structurelle, après absorption des exudats. Par ailleurs, sa faible résistance à l'humidité s'accompagne également d'une faible résistance aux graisses, et notamment aux graisses polaires du type de celles qui sont contenues dans les exsudats sanguins de la viande.
Force est donc de constater que l'art antérieur n'a pas apporté de solution satisfaisante au problème de la fourniture d'un matériau d'emballage, notamment de produits alimentaires susceptibles de relarguer des exsudats liquides, tels que la viande, le poisson ou les plats cuisinés.
L'un des objectifs de la présente invention est donc de fournir un matériau d'emballage qui présente de bonnes propriétés mécaniques de rigidité et de résistance à la déformation et à la déchirure, et qui soit, en outre, thermo-formable.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un matériau qui permette l'absorption des exsudats liquides de produits alimentaires, tout en ayant des qualités
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de résistance à l'eau et aux graisses polaires ou non polaires, qui sont susceptibles lm de constituer ces liquides.
Ce matériau ne doit donc pas être altérable par délitement et doit s'opposer à la diffusion des liquides et des graisses.
Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau qui ne soit pas sensible à l'eau de condensation provenant de l'extérieur.
Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau dont la face interne n'adhère pas avec l'aliment à emballer.
Enfin, un autre objectif de l'invention est de fournir un matériau d'emballage qui soit recyclable, alimentaire et qui puisse être obtenu par un procédé de fabrication simple et économique.
Ces objectifs et d'autres sont atteints par la présente invention qui concerne un matériau d'emballage, du type de ceux à structure multi-couches et réalisés essentiellement à partir de papier, caractérisé : - en ce qu'il comprend au moins deux couches A et B en papier, respectivement interne et externe,
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- en ce que la couche A est absorbante et contient un agent chimique apte à lui conférer de la résistance à l'état humide, - et en ce que la couche B comprend au moins un additif oléophobe, apte à lui conférer une résistance notamment vis-à- vis des graisses et de l'eau, et présente une face extérieure traitée à l'aide d'un agent de revêtement hydrophobe.
L'un des avantages importants de ce matériau découle de la capacité d'absorption de la couche de papier A vis-à-vis des exsudats liquides hydrolipidiques émanant du produit emballé.
Son pouvoir d'absorption est tel qu'elle est apte à absorber une quantité de liquide supérieure ou égale à 20 %, de préférence à 30 % et, plus préférentiellement encore, comprise entre 50 et 80 % de son poids.
Cette caractéristique peut également être appréciée à l'aide d'un test To normalisé : NF Q03 014 (dénommé également méthode COBB) avec une durée de 1 800 secondes. Selon le test To, le pouvoir d'absorption de la couche A est supérieur ou égal à 50 g/m2 et, préférentiellement, est compris entre 70 et 120 g/m2.
En pratique, ce pouvoir d'absorption est dépendant du grammage du papier et de son épaisseur.
Outre son aptitude élevée à l'absorption, cette couche de papier A possède une très bonne résistance à l'état humide. Cela permet d'éviter, après absorption, la contamination de l'article emballé par des fibres papetières ainsi que la détérioration de ladite couche A par délitement.
La résistance à l'état humide du papier A peut être appréciée par la résistance à la rupture par traction à l'état humide selon la méthode normalisée
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Tl : NF Q 03-056.
Conformément à l'invention. la résistance à la rupture par traction à l'état humide doit être supérieure ou égale à : 7 N par 15 mm dans le sens de la fabrication du papier et à : 3 N par 15 mm dans le sens transversal et. de façon préférentielle, supérieure ou égale à : 11 N dans le sens long et supérieure ou égale à : 6 N dans le sens travers.
Pour avoir cette propriété, le papier A comprend, dans sa masse, au
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moins un agent chimique amenant de la résistance à l'état humide, de préférence choisi dans la famille des polyamides modifiés à l'épichlorhydrine. Il peut, par exemple, s'agir du produit commercialisé sous la marque KYMENE 557 H par la Société HERCULES.
D'autres agents chimiques peuvent procurer le même effet. Parmi ceux ci, on peut citer par exemple, le glyoxal.
Le taux en agent chimique contenu dans la couche A, exprimé en % en poids sur sec par rapport à la masse totale de la couche A, est avantageusement supérieur ou égal à 0,05, de préférence à 0, 1 et, plus préférentiellement encore, est compris entre 0,2 et 1, 5.
Dans la mesure où le matériau d'emballage est destiné à des produits alimentaires, la limite supérieure de concentration en agent chimique est dépendante des législations fixant les normes d'alimentarité des emballages.
Il en va de même en ce qui concerne l'additif oléophobe, présent dans la couche de papier B, selon une teneur, exprimée en % en poids sur sec par rapport à la masse totale de la couche B, supérieure ou égale à 0.05 de préférence à 0,08 et, plus préférentiellement encore, comprise entre 0, 1 et 1,3.
Cet additif oléophobe est, de préférence, constitué par un composé ou un mélange de composés choisi parmi la famille des polymères fluorés. De tels composés, amènent au papier de la résistance aux graisses polaires et à l'eau provenant des exsudats du produit emballé. Plus précisément, ils se sont avérés être particulièrement efficaces vis-à-vis du sang, en empêchant sa migration au travers du matériau.
Un exemple de polymère fluoré est le composé commercialisé sous la marque déposée SCOTCHBAN FX 845 par la Société 3M ou le composé vendu sous la marque déposée FORAPERLE 321 par la Société ATOCHEM. Ces composés se présentent sous forme émulsifiée, qui est particulièrement préférée dans le cadre de l'invention.
Le produit fluoré peut être introduit, directement dans la masse du papier, ou appliqué sur sa surface, par tout système permettant de traiter au moins 30 % de l'épaisseur du papier, de façon à réaliser une bonne barrière vis-à-vis des exsudats
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absorbés.
La couche B est caractérisée par une résistance à la pénétration de l'eau, déterminée le test To pour une durée de 1 mn inférieure ou égale à 13, de préférence, comprise entre 9 et 12. Elle possède par ailleurs, une résistance au mouillage, déterminée par un test T ou méthode de l'angle de contact (norme TAPPI T 458 OM-89), supérieure ou égale à 1000, de préférence à 105 et, plus préférentiellement encore, comprise entre 110 et 1250.
De telles propriétés découlent, notamment du traitement de la face extérieure de la couche B, à l'aide d'au moins un agent de revêtement, appliqué par imprégnation ou couchage et constitué par une cire, un latex ou un mélange cirelatex.
Il est important que ce traitement de surface n'affecte pas les qualités de thermo-formabilité et de recyclabilité du matériau d'emballage considéré. Il est donc, avantageusement mis en oeuvre, de manière à obtenir un taux de dépôt compris entre 1 et 17 de préférence entre 3 et 12 et, plus préferentiellement encore, de l'ordre de 9 grammes de matière sèche par m2 de surface traitée.
Ce traitement de la face extérieure de la couche B permet de renforcer l'effet barrière vis-à-vis des liquides en provenance de l'intérieur, c'est-à-dire de la couche A, et vis-à-vis de l'eau de condensation émanant de l'extérieur, du fait des changements de température imposés lors du transfert des emballages finaux hors des armoires réfrigérées où ils sont stockés.
En outre, ce revêtement extérieur procure également un effet barrière vis- à-vis des gaz et notamment de l'oxygène et de la vapeur d'eau. Il permet également d'améliorer l'aspect extérieur de l'emballage, brillance, fraîcheur, imprimabilité.
Pour que le matériau selon l'invention soit thermo-formable (ou thermomoulable), il importe que chaque couche A et B comprenne, d'une part, des fibres cellulosiques longues, dont la valeur d'allongement à la rupture, mesurée selon le test T3 de norme AFNOR : NF Q03 002, est supérieure ou égale à 2,8 %, de préférence à 3 % et, plus préférentiellement encore, à 3,5 % et, d'autre part. des fibres cellulosiques courtes, dont la valeur d'allongement à la rupture est supérieure ou égale à 2 %, de préférence à 2,5 % et. plus préférentiellement encore, à 3 %.
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Les fibres longues qui conviennent sont, par exemple, celles commercialisées sous les dénominations COLOMBUS, KAMLOOPS et ASPA, d'allongements à la rupture respectifs de 2,8, 3,5, 3,4 %. Les fibres courtes sont
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avanta,avantageusement des fibres d'EUCALYPTUS, comme celles commercialisées sous les dénominations SOPORCEL, ARACRUZ, SOCEL, d'allongements à la rupture respectifs de 2.3, 2.6 et 2.3 %.
Le rapport fibres courtes/fibres longues, dépend des caractéristiques d'allongement et de rigidité que l'on souhaite donner au matériau. En pratique, un pourcentage équivalent des deux types de fibres sélectionnés convient bien.
L'aptitude au recyclage du matériau d'emballage conforme à l'invention peut être évaluée de façon simple, par le biais de sa repulpabilité.
Une méthode particulièrement adaptée pour ce faire, est celle consistant à mettre en oeuvre une défibrillation du papier par mise en suspension dans de l'eau déminéralisée, à une concentration de 25 g de matière sèche par litre, à pH 10, à une température de 80 C et pendant 30 minutes.
Le papier à tester est découpé en morceaux de 2 cm x 2 cm puis stocké 24 h dans des conditions atmosphériques normales (23 C-HR = 50 %), avant sa mise en suspension dans le milieu de défibrillation.
Le pH de ce milieu est fixé à 10 à l'aide de NaOH.
Au terme de la défibrillation, on détermine la quantité d'amas non défibrés éventuellement restants, à l'aide d'un dispositif de tamisage comportant une plaque à trous, du type Brecht-Holl ( trous = 0,7 mm). Cette quantité correspond au rétentat, exprimé en % en poids sec par rapport à la masse totale de suspension mise en oeuvre.
On réalise également des formettes de 60 g/m2 à partir de la pâte obtenue (DIN 54 358), avant et après passage dans un fractionneur du type HAINDL.
Ces formettes servent à un examen visuel de détermination approximatif de la quantité d'amas non défibrés. et permettent également d'apprécier l'aptitude de la pâte défibrillée à former des feuilles.
Le matériau suivant l'invention est parfaitement repulpable, d'après les résultats de cette méthode.
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Les quantités de rétentat qu'il génère sur la plaque à trous ( = 0,7 mm) Brecht-Holl sont inférieures ou égales à 1 % environ de matières sèches par rapport à la masse totale de suspension mise en oeuvre.
Il faut également remarquer que le matériau selon l'invention est un papier recyclable noble, exempt de charges minérales et constitué essentiellement de fibres.
La figure unique annexée montre un exemple de réalisation du matériau selon l'invention. Celui-ci comprend une couche de papier interne A et une couche de papier externe B, assemblées l'une à l'autre par contre-collage, de telle sorte qu'il se forme, à l'interface, une couche désignée par la référence 1.
La face extérieure de la couche externe B est revêtue d'une couche 2 hydrophobe, déposée par traitement de surface, à l'aide de l'agent hydrophobe évoqué ci-avant.
Conformément à une caractéristique avantageuse mais non limitative de la présente invention. la face intérieure de la couche interne A présente un revêtement anti-adhérent 3, obtenu par un traitement de surface (e. g. enduction), et à l'aide d'un agent de revêtement du type cire en émulsion ou latex contenant une cire. La concentration en agent de revêtement dans l'émulsion, est choisie de telle sorte que l'on obtienne un dépôt de matière sèche, inférieure ou égale à 3 g/m2 de surface en sec.
Ce revêtement anti-adhérent 3 est destiné à faciliter la séparation du produit frais conditionné, par exemple de la viande, de l'emballage par le consommateur.
Le revêtement 3 a une anti-adhérence caractérisée selon le test T2, par un angle de contact avec l'eau supérieur ou égal à 90 , de préférence à 1000 et, plus préférentiellement encore, compris entre 100 et 110 .
Outre les caractéristiques déjà mentionnées ci-avant, le matériau suivant l'invention possède un grammage compris entre 80 g/m2 et 500 g/m2, de préférence entre 100 et 400 g/m2 et. plus préférentiellement encore, entre 180 et 350 g/m2.
Le grammage de chacun des papiers A et B est choisi en fonction des critères à privilégier pour chaque type d'application finale visée : absorption,
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barrière au sang, tenue mécanique, rigidité et résistance à la déchirure...
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Le contre-collage est réalisé de façon classique. t >
La nature et la quantité de colle utilisée pour le contre-collage des deux papiers, sont choisis de telle sorte qu'ils n'affectent pas la recyclabilité et l'alimentarité de l'emballage.
Il est ainsi possible d'employer des colles à base aqueuse telles que les colles formées par des amylacés et/ou des alcools polyvinyliques, ou bien encore des colles synthétiques telles que de latex du type de celui commercialisé sous la marque ACRONAL 500 D par la Société BASF. Dans ce dernier cas, il convient de veiller à limiter la dépose à 15 g/m2 de surface en sec, la plage de 8 à 10 g/m2 étant particulièrement préférée.
La colle doit résister aux conditions thermiques imposées par le thermoformage.
En pratique, la quantité de colle nécessaire est déterminée en fonction de la porosité, des tensions de surface et de la rugosité des papiers mis en oeuvre.
Conformément à l'invention, diverses autres dispositions techniques sont envisageables pour parfaire encore la qualité du matériau d'emballage.
Parmi celles-ci, on peut citer l'application d'un revêtement pigmenté de couchage sur la face extérieure de la couche B. Un tel traitement de surface permet d'améliorer la blancheur, la brillance et l'imprimabilité de cette face extérieure.
Il est également possible d'inclure dans les papiers A et B, des adjuvants classiquement utilisés en papeterie : agent de collage divers, charges minérales ou organiques, agent de rétention, liant, agent de conservation, anti-microbien (du type antibiotique ou sels d'ammonium quaternaire), conservateur, anti-fongique, etc...
La seule réserve à cette adjuvantation est, bien sûr, que les produits considérés soient de qualité contact alimentaire.
De façon tout à fait classique en papeterie, l'adjonction de ces produits peut se faire dans la masse ou à la surface du papier.
Il faut remarquer enfin qu'il peut être particulièrement intéressant d'ajouter sur la surface et/ou dans la masse, de l'une au moins des deux couches A et B, un agent anti-oxydant de manière à éviter le brunissement de la viande. Cet
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agent anti-oxydant peut être, par exemple, de l'acide ascorbique ou tout autre antioxydant agréé dans le domaine alimentaire et compatible avec la formulation des papiers considérés.
Le matériau d'emballage recyclable conforme à l'invention se prête particulièrement bien aux opérations de thermo-formage, permettant de fabriquer des emballages du type barquettes, assiettes, plateaux ou analogues.
Les exemples qui suivent, montrent diverses variantes de constitution et de réalisation du matériau d'emballage, objet de l'invention.
EXEMPLES ExEMPLE 1 : Un papier d'emballage thermomoulable, recyclable est obtenu par contrecollage d'un papier A de 165 g/m2 avec un papier B de 200 g/m2 à l'aide de 10 g/m2 d'une colle ACRONAL 500D (Société BASF).
- LE PAPIER A A LES CARACTÉRISTIQUES SUIVANTES : . Composition fibreuse :
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<tb> PATES <SEP> ALLONGEMENT <SEP> % <SEP> DANS <SEP> LA <SEP> COMPOSITION <SEP> DES
<tb> ALARUPTURE <SEP> PATES
<tb> COLOMBUS <SEP> 2.8 <SEP> % <SEP> 37 <SEP> %
<tb> SOPORCEL <SEP> 2.3 <SEP> % <SEP> 63 <SEP> %
<tb>
. Absorption :
Agent de résistance à l'état humide : 0,2 % de KYMENE 557 H de la
Société HERCULES en poids sec par rapport au papier sec. L'absorption mesurée selon le test To ou COBB 1800 est de 70 g/m2, soit donc une capacité d'absorption de sang d'environ : 42 % par rapport au poids de
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papier.
Selon TH la résistance à l'état humide du papier ainsi fabriqué est de 12 N pour 15 mm sur le sens long et de 9 N sur le sens travers.
Le papier A est enduit avec une presse encolleuse dont les circuits sont séparés, avec les solutions suivantes : - face 1 en contact avec la viande : MOBILCER C (Société MOBIL) à 5 % de matière commerciale par rapport au bain d'enduction, - face à contrecoller : amidon à 10 % de matière sèche.
- LE PAPIER B A LES CARACTÉRISTIQUES SUIVANTES : . Composition fibreuse :
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<tb> PATES <SEP> ALLONGEMENT <SEP> % <SEP> DANS <SEP> LA <SEP> COMPOSITION <SEP> DES
<tb> A <SEP> LA <SEP> RUPTURE <SEP> (Test <SEP> T3) <SEP> PATES
<tb> COLOMBUS <SEP> 2. <SEP> 8% <SEP> 47%
<tb> ARACRUZ <SEP> 2. <SEP> 6% <SEP> 53%
<tb>
Introduction dans la masse du papier de 0,6 % en matière sèche par rapport au poids de papier de SCOTCHBAN FX 845 vendu par la Société 3M.
Ce papier ne contient ni charge ni agent de collage ou de rétention.
Le papier est enduit en presse encolleuse de façon différente sur les deux faces : - face à contrecoller : amidon à 10 % de matière sèche.
- face extérieure 2 : solution de latex AQUAMOL 67 vendu par la Société
BIM KEML à raison de 30 % de matière commerciale par rapport au bain d'enduction.
Le papier d'emballage ainsi fabriqué est conforme à la législation française pour être utilisé en contact direct avec la viande.
La repulpabilité de ce produit est bonne suivant la méthode précédemment décrite. La quantité de rétentat sur Brecht-Holl est quasiment nulle.
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Le thermomoulage, réalisé sur une presse de la Société PEERLESS, ne pose pas de problème.
L'anti-adhérence, mesurée suivant la méthode de l'angle de contact (Test T), donne les résultats suivants : - face intérieure : 1150 - face extérieure : 125
Les barquettes contenant la viande sont fermées par un film plastique de façon usuelle pour ce type de produit.
EXEMPLE 2 : Les papiers A et B ont les mêmes caractéristiques, la colle est identique à celle de l'exemple 1, mais les traitements des faces à contrecoller des papiers A et B sont réalisés avec de l'eau au lieu de la solution d'amidon.
EXEMPLE 3 : Les papiers A et B sont identiques à ceux de l'exemple 1, la colle utilisée est une colle amylacée à raison de 15 g/m2 en sec.
Le thermomoulage est toujours réalisable, la recyclabilité du produit est encore meilleure que dans les exemples 1 et 2 du fait de la solubilisation aisée de la colle dans l'eau.
EXEMPLE 4 : Le papier A utilisé est différent de l'exemple 1 par son grammage de 255 g/m2, ce qui lui confère une plus grande possibilité d'absorption de sang, le COBB 1 800 (Test To) de ce papier est de 80 g/m2, soit 31 % d'absorption par rapport au poids de papier A.
Le papier B est identique à celui de l'exemple 1, à la différence que son grammage est de 150 g/m2.
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La quantité de la colle amylacée utilisée est de 12 g/m2 en sec, ce qui conduit à un emballage final dont le grammage est de 417 g/m2.
Les traitements de surface effectués sur les papiers A et B sont identiques à ceux de l'exemple 2.
EXEMPLE 5 : Cet exemple diffère de l'exemple 1 par le traitement en masse du papier B avec 0,3 % de SCOTCHBAN FX 845 en matière sèche par rapport au poids de papier.
Les caractéristiques sont peu modifiées : seule la barrière est un peu moins bonne, cet emballage serait plus particulièrement utilisable pour de la viande blanche donnant moins de suc.
EXEMPLE 6 : Cet exemple diffère de l'exemple 1 par le traitement de la face 2 du papier B (face externe) à la presse encolleuse : la composition suivante, exprimée en grammes par litre de bain d'enduction, est déposée sur le papier : - latex UKADUR 9533 de la Société SCHILL SEILACHER : 300 g, - PASILEX de la Société DEGUSSA : 70 g.
Du fait de la présence de pigment minéral dans cette composition l'imprimabilité du papier est améliorée et le papier est plus blanc, ce traitement permet de valoriser
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l'emballage par une impression colorée rendant plus attractif le produit. tz
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PACKAGING MATERIAL AND PACKAGING USING THE SAME
The field of the present invention is that of manufacturing recyclable packaging material and in the form of sheets, from which various packaging articles can be made. They may be, for example, trays, plates, trays or the like, capable of being obtained in particular by thermoforming.
The present invention thus relates to a packaging material of the type of those with a multi-layer structure and produced essentially from paper.
The more particularly targeted application is that of packaging food products capable of releasing or releasing liquid exudates (blood), such as for example meat or fish.
This particularity poses a problem when it comes to packaging them in order to keep them in a correct state for a certain period of time and to present them for sale, in a form attractive to the consumer.
The most common type of packaging for this is the tray, that is to say a light and rigid container, generally with a flat bottom on which rests, for example, the piece of meat, the whole being wrapped by a transparent plastic film such as polyethylene, allowing the consumer to see visually, the appearance of the packaged product.
The materials used to manufacture this type of packaging must meet a certain number of technical specifications, resulting from constraints specific to the final destination, preferably but not exclusively, referred to in this case.
These constraints are primarily mechanical.
Indeed, given that one of the most convenient means for manufacturing this type of packaging is thermo-molding or thermo-forming, that is to say hot and press shaping for shaping the packaging in a suitable shape and depth, it is important that the material used is able to withstand the stresses imposed by this transformation and, in particular, that it has a high deformation capacity.
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In addition, it is necessary that this material has good mechanical strength, so as to retain its initial shape after the protective transparent film has been put in place and to resist the various deformations which it is liable to undergo during the various manipulations which it is about. Good tear resistance is also desirable.
Another constraint is that this material can withstand the attacks of liquids, to which it is exposed. These liquids can be on the one hand, all the exudates or juices rejected by the fresh food during storage and, on the other hand, the water of condensation, which is a consequence of the mode of storage by refrigeration of this type of product. The packaging material must therefore be sufficiently resistant to the disintegration caused by these liquids.
Obtaining a good quality of presentation for sale of products tending to release liquids, passes by an absorption of exudates, so as to avoid that the food product bathes in a puddle of liquid, in particular of blood, because this is not very engaging for the consumer.
This absorption must not however be at the expense of the appearance of the packaging itself, that is to say that the latter must not contain stains of liquid, grease or blood, on the surface which , again, affect the presentation of the product.
The wet food product should also not adhere to the packaging so as not to cause difficulties during its extraction.
The material must of course be food grade.
Last but not least, this material must satisfy one of the major concerns of today, which is respect for the environment. For this, it must therefore be recyclable, in order to generate the least polluting waste possible.
The prior art includes various technical proposals which try to respond, without real success. to the various constraints indicated above.
Trays made from plastics, such as oriented expanded polystyrene, or from materials combining, in multi-layer structures, papers and plastics or metals such as aluminum are thus known.
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French patent application No. 2,473,418 thus describes trays of expanded polystyrene, the internal face of which is coated with an aluminized film assembled by hot welding.
Like materials made entirely of plastic, these plastic / metal composites have absolutely no capacity for absorbing exudates and, above all, are difficult to recycle. This is due to the fact that the collection and reprocessing chains for such packaging are not in place or are insufficiently developed, as is the case for plastics, and / or the fact that their structure requires complex and costly reprocessing. .
Concerning multi-layer plastic / paper composite materials, such as those described in European patent applications Nos. 313 356 and 443 402, they generally pursue objectives different from those of the material according to the invention, in particular because they are not absorbents (EP 313 356) and / or because they pose major recycling problems.
In an attempt to remedy this, industrialists in the field under consideration have naturally turned to materials with a multi-layer structure and produced essentially from paper / cardboard. These materials have the advantage of being relatively repulpable, that is to say easily recyclable, by grinding and resuspension in aqueous, making it possible to obtain a reusable paper pulp.
We thus know the German patent application n 40 028 236 describing a method and a device for manufacturing a packaging container for food products. The tray in question is made up of several layers of paper, namely: a hydrophobic inner layer in which a plurality of perforations are provided, an absorbent or blotting external layer, optionally coated on its outer face with a layer of also absorbent recycled paper, and a final hydrophobic outer layer.
The perforations in the internal layer allow the passage of liquid exudates to the internal absorbent layer.
We first observe that the structure of this material is relatively complex. Its manufacture therefore requires numerous assembly operations, long and costly, to which is also added the operation of perforating the
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inner layer.
In addition, this material is subject to deterioration of its mechanical strength and its structural integrity, after absorption of the exudates. Furthermore, its low resistance to humidity is also accompanied by a low resistance to fats, and in particular to polar fats of the type of those which are contained in blood exudates from meat.
It is therefore clear that the prior art has not provided a satisfactory solution to the problem of the supply of packaging material, in particular food products liable to release liquid exudates, such as meat, fish or ready meals.
One of the objectives of the present invention is therefore to provide a packaging material which has good mechanical properties of rigidity and resistance to deformation and tearing, and which is also thermoformable.
Another object of the invention is to provide a material which allows the absorption of liquid exudates from food products, while having qualities
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resistance to water and to polar or non-polar fats, which are capable of constituting these liquids.
This material must therefore not be alterable by disintegration and must oppose the diffusion of liquids and greases.
Another object of the invention is to provide a material which is not sensitive to condensation water coming from the outside.
Another object of the invention is to provide a material whose internal face does not adhere with the food to be packaged.
Finally, another objective of the invention is to provide a packaging material which is recyclable, edible and which can be obtained by a simple and economical manufacturing process.
These and other objectives are achieved by the present invention which relates to a packaging material, of the type of those with a multi-layer structure and produced essentially from paper, characterized: - in that it comprises at least two layers A and B in paper, respectively internal and external,
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- in that the layer A is absorbent and contains a chemical agent capable of giving it resistance in the wet state, - and in that the layer B comprises at least one oleophobic additive, capable of giving it resistance, in particular screw -with respect to grease and water, and has an outer face treated with a hydrophobic coating agent.
One of the important advantages of this material stems from the absorption capacity of the paper layer A with respect to the hydrolipidic liquid exudates emanating from the packaged product.
Its absorption power is such that it is capable of absorbing an amount of liquid greater than or equal to 20%, preferably 30% and, more preferably still, between 50 and 80% of its weight.
This characteristic can also be assessed using a standardized To test: NF Q03 014 (also known as the COBB method) with a duration of 1,800 seconds. According to the To test, the absorption power of layer A is greater than or equal to 50 g / m2 and, preferably, is between 70 and 120 g / m2.
In practice, this absorption power is dependent on the grammage of the paper and its thickness.
In addition to its high absorption capacity, this layer of paper A has very good wet strength. This makes it possible, after absorption, to avoid contamination of the packaged article with paper fibers as well as deterioration of said layer A by disintegration.
The wet strength of paper A can be assessed by the wet tensile strength according to the standardized method
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Tl: NF Q 03-056.
According to the invention. the tensile strength in the wet state must be greater than or equal to: 7 N per 15 mm in the direction of papermaking and to: 3 N per 15 mm in the transverse direction and. preferably, greater than or equal to: 11 N in the long direction and greater than or equal to: 6 N in the transverse direction.
To have this property, paper A includes, in its mass, at
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minus a chemical agent bringing wet strength, preferably chosen from the family of polyamides modified with epichlorohydrin. It may, for example, be the product marketed under the brand name KYMENE 557 H by the company HERCULES.
Other chemical agents can provide the same effect. Among these, there may be mentioned, for example, glyoxal.
The level of chemical agent contained in layer A, expressed in% by weight on a dry basis relative to the total mass of layer A, is advantageously greater than or equal to 0.05, preferably 0.1, and more preferably still , is between 0.2 and 1.5.
Insofar as the packaging material is intended for food products, the upper limit of concentration of chemical agent is dependent on the legislations fixing the standards of alimentarity of packaging.
The same applies to the oleophobic additive, present in the paper layer B, according to a content, expressed in% by weight on a dry basis relative to the total mass of the layer B, greater than or equal to 0.05 of preferably 0.08 and, more preferably still, between 0.1 and 1.3.
This oleophobic additive is preferably constituted by a compound or a mixture of compounds chosen from the family of fluoropolymers. Such compounds provide resistance to polar fats and water from exudates in the packaged product. More specifically, they have been found to be particularly effective against blood, preventing its migration through the material.
An example of a fluoropolymer is the compound sold under the trademark SCOTCHBAN FX 845 by the company 3M or the compound sold under the trademark FORAPERLE 321 by the company ATOCHEM. These compounds are in emulsified form, which is particularly preferred in the context of the invention.
The fluorinated product can be introduced directly into the mass of the paper, or applied to its surface, by any system which makes it possible to treat at least 30% of the thickness of the paper, so as to produce a good barrier against exudates
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absorbed.
Layer B is characterized by a resistance to water penetration, determined by the To test for a duration of 1 min less than or equal to 13, preferably between 9 and 12. It also has a resistance to wetting , determined by a T test or contact angle method (TAPPI T 458 OM-89 standard), greater than or equal to 1000, preferably 105 and, more preferably still, between 110 and 1250.
Such properties arise, in particular from the treatment of the outer face of layer B, using at least one coating agent, applied by impregnation or coating and consisting of a wax, a latex or a cirelatex mixture.
It is important that this surface treatment does not affect the thermoformability and recyclability qualities of the packaging material considered. It is therefore advantageously implemented, so as to obtain a deposition rate of between 1 and 17 preferably between 3 and 12 and, more preferably still, of the order of 9 grams of dry matter per m2 of surface treated.
This treatment of the outer face of layer B makes it possible to reinforce the barrier effect with respect to liquids coming from the interior, that is to say from layer A, and with respect to condensation from the outside, due to temperature changes imposed when the final packaging is transferred from the refrigerated cabinets where it is stored.
In addition, this external coating also provides a barrier effect with respect to gases and in particular oxygen and water vapor. It also improves the external appearance of the packaging, shine, freshness, printability.
For the material according to the invention to be thermoformable (or thermomouldable), it is important that each layer A and B comprises, on the one hand, long cellulosic fibers, the elongation value of which at break, measured according to the AFNOR standard T3 test: NF Q03 002, is greater than or equal to 2.8%, preferably 3% and, more preferably still, 3.5% and, on the other hand. short cellulose fibers, the elongation value at break of which is greater than or equal to 2%, preferably 2.5% and. more preferably still, at 3%.
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The long fibers which are suitable are, for example, those marketed under the names COLOMBUS, KAMLOOPS and ASPA, with respective elongations at break of 2.8, 3.5, 3.4%. Short fibers are
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avanta, advantageously EUCALYPTUS fibers, such as those marketed under the names SOPORCEL, ARACRUZ, SOCEL, of respective elongations at break of 2.3, 2.6 and 2.3%.
The ratio short fibers / long fibers, depends on the characteristics of elongation and rigidity which one wishes to give to the material. In practice, an equivalent percentage of the two types of fibers selected is suitable.
The suitability for recycling of the packaging material according to the invention can be evaluated in a simple manner, by means of its repulpability.
A particularly suitable method for this is that of carrying out defibrillation of the paper by suspension in demineralized water, at a concentration of 25 g of dry matter per liter, at pH 10, at a temperature of 80 C and for 30 minutes.
The test paper is cut into 2 cm x 2 cm pieces and then stored for 24 hours under normal atmospheric conditions (23 C-HR = 50%), before being suspended in the defibrillation medium.
The pH of this medium is fixed at 10 using NaOH.
At the end of the defibrillation, the quantity of any non-defibrated clusters possibly remaining is determined, using a sieving device comprising a plate with holes, of the Brecht-Holl type (holes = 0.7 mm). This amount corresponds to the retentate, expressed in% by dry weight relative to the total mass of suspension used.
60 g / m2 formulas are also produced from the paste obtained (DIN 54 358), before and after passing through a HAINDL type fractionator.
These formulas are used for a visual examination to determine roughly the quantity of non-defibrated piles. and also make it possible to assess the ability of the defibrillated dough to form sheets.
The material according to the invention is perfectly plumpable, according to the results of this method.
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The amounts of retentate which it generates on the Brecht-Holl plate with holes (= 0.7 mm) are less than or equal to approximately 1% of dry matter relative to the total mass of suspension used.
It should also be noted that the material according to the invention is a noble recyclable paper, free from mineral fillers and consisting essentially of fibers.
The attached single figure shows an embodiment of the material according to the invention. This includes an inner paper layer A and an outer paper layer B, joined together by lamination, so that a layer, designated by the reference 1.
The outer face of the outer layer B is coated with a hydrophobic layer 2, deposited by surface treatment, using the hydrophobic agent mentioned above.
In accordance with an advantageous but non-limiting characteristic of the present invention. the inner face of the inner layer A has a non-stick coating 3, obtained by a surface treatment (eg coating), and using a coating agent of the wax emulsion or latex type containing a wax. The concentration of coating agent in the emulsion is chosen so that a dry matter deposit, less than or equal to 3 g / m 2 of dry area, is obtained.
This non-stick coating 3 is intended to facilitate the separation of the fresh packaged product, for example meat, from the packaging by the consumer.
The coating 3 has an anti-adhesion characterized according to the T2 test, by a contact angle with water greater than or equal to 90, preferably 1000 and, more preferably still, between 100 and 110.
In addition to the characteristics already mentioned above, the material according to the invention has a basis weight between 80 g / m2 and 500 g / m2, preferably between 100 and 400 g / m2 and. more preferably still, between 180 and 350 g / m2.
The grammage of each of the A and B papers is chosen according to the criteria to be favored for each type of final application targeted: absorption,
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blood barrier, mechanical strength, rigidity and tear resistance ...
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The laminating is carried out in a conventional manner. t>
The type and quantity of glue used for the laminating of the two papers are chosen so that they do not affect the recyclability and the alimentarity of the packaging.
It is thus possible to use adhesives with an aqueous base such as adhesives formed by starchy foods and / or polyvinyl alcohols, or alternatively synthetic adhesives such as latex, of the type marketed under the brand ACRONAL 500 D by BASF company. In the latter case, care should be taken to limit the deposit to 15 g / m2 of dry surface, the range of 8 to 10 g / m2 being particularly preferred.
The glue must withstand the thermal conditions imposed by thermoforming.
In practice, the quantity of adhesive required is determined as a function of the porosity, the surface tensions and the roughness of the papers used.
In accordance with the invention, various other technical provisions can be envisaged to further improve the quality of the packaging material.
Among these, mention may be made of the application of a pigmented coating for coating the outer face of layer B. Such a surface treatment makes it possible to improve the whiteness, the gloss and the printability of this outer face.
It is also possible to include in the papers A and B, adjuvants conventionally used in stationery: various bonding agent, mineral or organic fillers, retention agent, binder, preservative, anti-microbial (of the antibiotic type or salts quaternary ammonium), preservative, anti-fungal, etc ...
The only reservation to this adjuvantation is, of course, that the products considered are of food contact quality.
In a completely conventional manner in stationery, the addition of these products can be done in the mass or on the surface of the paper.
Finally, it should be noted that it may be particularly advantageous to add to the surface and / or in the mass, of at least one of the two layers A and B, an antioxidant so as to avoid browning of the meat. This
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antioxidant agent can be, for example, ascorbic acid or any other antioxidant approved in the food sector and compatible with the formulation of the papers considered.
The recyclable packaging material according to the invention lends itself particularly well to thermoforming operations, making it possible to manufacture packaging of the type trays, plates, trays or the like.
The examples which follow show various variants of the construction and production of the packaging material which is the subject of the invention.
EXAMPLES EXAMPLE 1: A heat-moldable, recyclable packaging paper is obtained by laminating a paper A of 165 g / m2 with a paper B of 200 g / m2 using 10 g / m2 of an ACRONAL 500D adhesive. (BASF company).
- THE PAPER HAS THE FOLLOWING CHARACTERISTICS:. Fibrous composition:
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<tb>
<tb> PASTA <SEP> ELONGATION <SEP>% <SEP> IN <SEP> THE <SEP> COMPOSITION <SEP> OF
<tb> ALARUPTURE <SEP> PASTA
<tb> COLOMBUS <SEP> 2.8 <SEP>% <SEP> 37 <SEP>%
<tb> SOPORCEL <SEP> 2.3 <SEP>% <SEP> 63 <SEP>%
<tb>
. Absorption:
Wet strength agent: 0.2% KYMENE 557 H from
HERCULES company in dry weight compared to dry paper. The absorption measured according to the To or COBB 1800 test is 70 g / m2, i.e. a blood absorption capacity of approximately: 42% relative to the weight of
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paper.
According to TH, the wet strength of the paper thus produced is 12 N for 15 mm in the long direction and 9 N in the cross direction.
Paper A is coated with a size press, the circuits of which are separate, with the following solutions: - side 1 in contact with the meat: MOBILCER C (MOBIL Company) at 5% commercial material relative to the coating bath, - face to laminate: starch at 10% dry matter.
- PAPER B HAS THE FOLLOWING CHARACTERISTICS:. Fibrous composition:
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<tb>
<tb> PASTA <SEP> ELONGATION <SEP>% <SEP> IN <SEP> THE <SEP> COMPOSITION <SEP> OF
<tb> A <SEP> LA <SEP> RUPTURE <SEP> (Test <SEP> T3) <SEP> PASTA
<tb> COLOMBUS <SEP> 2. <SEP> 8% <SEP> 47%
<tb> ARACRUZ <SEP> 2. <SEP> 6% <SEP> 53%
<tb>
Introduction into the mass of the paper of 0.6% in dry matter relative to the weight of SCOTCHBAN FX 845 paper sold by the company 3M.
This paper does not contain any filler or bonding or retention agent.
The paper is coated in a sizing press differently on both sides: - face to be laminated: starch at 10% dry matter.
- outer face 2: AQUAMOL 67 latex solution sold by the Company
BIM KEML at a rate of 30% commercial material compared to the coating bath.
The wrapping paper thus produced complies with French legislation to be used in direct contact with meat.
The repulpability of this product is good according to the method previously described. The amount of retentate on Brecht-Holl is almost zero.
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Thermomoulding, carried out on a press from the company PEERLESS, does not pose any problem.
The anti-adhesion, measured according to the contact angle method (Test T), gives the following results: - internal face: 1150 - external face: 125
The trays containing the meat are closed with a plastic film in the usual manner for this type of product.
EXAMPLE 2: The papers A and B have the same characteristics, the glue is identical to that of Example 1, but the treatments of the faces to be laminated of the papers A and B are carried out with water instead of the solution d 'starch.
EXAMPLE 3 The papers A and B are identical to those of Example 1, the adhesive used is a starch adhesive at a rate of 15 g / m2 in dry.
Thermo-molding is still possible, the recyclability of the product is even better than in Examples 1 and 2 due to the easy solubilization of the glue in water.
EXAMPLE 4 The paper A used is different from Example 1 by its grammage of 255 g / m2, which gives it a greater possibility of absorbing blood, the COBB 1,800 (Test To) of this paper is 80 g / m2, i.e. 31% absorption compared to the weight of paper A.
Paper B is identical to that of Example 1, except that its grammage is 150 g / m2.
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The amount of starch glue used is 12 g / m2 in dry, which leads to a final packaging whose grammage is 417 g / m2.
The surface treatments carried out on papers A and B are identical to those of Example 2.
EXAMPLE 5 This example differs from Example 1 in the mass treatment of paper B with 0.3% of SCOTCHBAN FX 845 in dry matter relative to the weight of paper.
The characteristics are little modified: only the barrier is a little less good, this packaging would be more particularly usable for white meat giving less juice.
EXAMPLE 6 This example differs from Example 1 in the treatment of side 2 of paper B (external face) with a size press: the following composition, expressed in grams per liter of coating bath, is deposited on the paper : - UKADUR 9533 latex from the company SCHILL SEILACHER: 300 g, - PASILEX from the company DEGUSSA: 70 g.
Due to the presence of mineral pigment in this composition the printability of the paper is improved and the paper is whiter, this treatment makes it possible to enhance
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the packaging by a colored print making the product more attractive. tz