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FEUILLES LAMINEES POUR EMBALLAGES ET PROCEDES D'UTILISATION DE TELLES FEUIL-
LES.
La présente invention est relative à des feuilles laminées pour emballages et à des procédés d'utilisation de telles feuilles. @
Dans la mise en paquet de certains produits, tels que les cigaret- tes par exemple, dont la qualité dépend d'un équilibre précis d'humidité et de parfum ou bouquet d'origine, un faible pourcentage de perte ou de gain de ces qualités essentielles peut être nuisible pour le produit et peut réduire sa valeur marchande. Comme exemple de ceci, on peut citer que le contenu d'humidité des cigarettes doit demeurer aux environs de 11 à 12 %.
Lorsqu'el- les contiennent sensiblement plus que cette quantité les cigarettes sont lour- des ou pâteuses, humides ou difficiles à maintenir en combustiono En raison du fait que le type de matériau à présent utilisé d'une façon générale pour l'emballage des cigarettes n'est pas imperméable à l'humidité, il est souvent nécessaire d'augmenter sensiblement le contenu d'humidité du tabac des ciga- rettes jusqu'à un point au-delà de l'optimum, si bien que la perte d'humidité ne rendra pas la cigarette désagréable au goût. Cette pratique est indésira- ble parce qu'elle affecte de façon défavorable certaines propriétés du tabac.
De plus la rétention des huiles aromatiques ou des essences constituants de beaucoup de produits, particulièrement des cigarettes, est très importante.
La réaction spécifique d'une cigarette sur les sens du goût et de l'odorat . est une raison fondamentale pour la préférence de certaines marques. Le ma- tériau d'emballage perfectionné de la présente invention est adapté à préser- ver ces qualités essentielles.
La présente invention constitue un perfectionnement sur les feuil- les d'emballage connues antérieurement en ce qu'elle fournit une feuille d'em- ballage particulièrement bien adaptée pour être utilisée dans des machines-d'em- paquetage à grande vitesse, la feuille ayant toutes ses couches de même étendue à chaque fois que cela est requis et comprenant une figure de scellement ther- mo-plastique contre la chaleur sur une face, recouvrant l'impression et une couche protectrice, le scellement thermo-plastique contre la chaleur étant d'un type spécial en ce qu'il possède une gramme étendue de températures pour les- quelles il est actif, laquelle gamme est en même temps au-dessous de celle qui abîmerait les couches sous-jacentes.
De plus toutes les couches sous-jacentes de la couche de scellement thermo-plastique contre la chaleur sont de caractè-
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re tel qu'elles ne sont pas abîmées par les températures relativement éle- vées nécessaires pour l'application sur la face opposée de la feuille du scel- lement thermo-plastiquercontre la chaleur de façon à rendre ce dernier actif.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une feuille d'embal- lage adaptée pour des cigarettes qui soit de poids moindre que l'emballage com- posé maintenant généralement utilisé pour des cigarettes, qui en même temps conserve sa forme d'une façon plus grande que d'habitude et qui permet des plis aigus aux extrémités du paquet de façon à le fermer ensuite sans abîmer aucune des couches, la nature de la feuille d'emballage tendant à conserver le pli malgré l'élasticité et conduisant ainsi à la production de meilleurs emballa- ges qu'antérieurement et à une vitesse plus élevée.
Un autre objet spécifique de l'invention est de prévoir une feuil- le d'emballage feuilletée qui élimine l'utilisation de fluides adhésifs pour le scellement et qui possède-notamment les caractéristiques suivantes a) un matériau d'emballage utilisant une feuillem étallique et du papier comme couche principale, lequel matériau est de faible poids, de bas= prix, solide et résistant et qui, ne coupe pas les doigts lorsqu'on le mani- pule. b) le matériau est pliable et imperméable.
c) le matériau est constitué par une multiplicité de couches ou films extérieurs en général une feuille métallique utilisée comme surface, une feuille comportant de l'impression, un film transparent et glacé pour augmen- ter la brillance et agissant comme protection contre les manipulations, et une couche de scellement thermo-plastique contre la chaleur, toutes les couches étant capables d'application successive à une vitesse élevée sans abîmer les couches sous-jacentes par la couche directement appliquée sur celles-ci. d) la feuille résistera à la formation de cloques ou bulles de vapeur lors de l'application de chaleur pour rendre actif le scellement ther- mo-plastique dans le scellement contre la chaleur.
e) le matériau sera non-tissable et non-bloquable, et f) le matériau sera d'apparence àgréable et particulièrement adap- té pour être utilisé dans des machines d'emballage à haute vitesse.
L'invention sera décrite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan de la surface extérieure d'une feuille mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention, la feuille étant partiellement en coupe; la figure 2 est une section fragmentaire élargie le long de la li- gne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective d'un rouleau de matériau d'emballage, et la figure 4 est une perspective schématique montrant un paquet de cigarettes constitué par un morceau de feuille dudit matériau d'emballage.
Dans la fabrication de la feuille de matériau d'emballage perfec- tionné suivant la présente invention avec une feuille métallique sur chaque face d'une âme en papier, on lamine de façon continue du papier ou une substan- ce analogue 1, usuellement sous forme de rouleau, sur une feuille d'aluminium 2 au moyen de couches adhésives 3, et sur la surface de la feuille d'aluminium se trouvant à l'extérieur du paquet on place une substance de revêtement 4 de caractère particulière Sur cette substance de revêtement 4 on applique une couche comportant un dessin imprimé 5 et sur le dessin imprimé 5 on applique un autre revêtement 6 transparent et glacé donnant de la brillance, de façon à ce que le dessin imprimé se voie à travers le revêtement transparent.
Sur ledit revêtement transparent on place un adhésif thermo-plastique 7 suivant une figure ou une forme déterminée. La figure ou la forme de la substance thermo-plastique ou revêtement final est placée de telle façon qu'elle coin-
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- .. --..v ... - .......
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cide avec les surfaces se recouvrant du paquet qui est scellé. Tous ces revê- tements peuvent être appliqués à haute vitesse.
D'autant plus que le revêtement final est thermoplastique on ob- tient un équilibrage précis dans la composition des matériaux, si bien qu'en utilisant l'adhésif thermo-plastique qui est appliqué dans des régions prédé- terminées et suivant tous les autres revêtements, la température à laquelle les matériaux thermo-plastiques sont rendus actifs ne doit pas affecter l'ad- hésif qui forme couche entre le papier et la couche métallique, le premier revêtement sur l'aluminium, l'impression suivante et le revêtement transparent et brillant ou provoquer des combinaisons nuisibles entre deux ou tous les matériaux perfectionnés d'emballages suivant la présente invention.,
La structure peut aussi être faite en laminant une feuille de pa- pier sur de l'aluminium sur un côté seulement de la feuille utilisée comme support.
Dans la pratique cependant une feuille d'aluminium sera utilisée à l'intérieur du paquet et cette feuille intérieure sera généralement laissée sans être traitée, l'addition de couches multiples mentionnée ici étant uti- lisée pour être appliquée sur la feuille à l'extérieur ou sur la partie ex- posée du paquet. Il y a cependant des cas où la surface non traitée d'alumi- nium à l'intérieur du paquet peut nécessiter un revêtement, par exemple un revêtement de conditionnement du paquet, comme dans le cas décrit ci-après, de façon à protéger la surface de la feuille métallique de la corrosion et/ou à permettre une meilleure fermeture ou la permanence d'un pli.
Tout papier convenable peut être.employé. Pour l'emballage des cigarettes un papier au sulfite ayant un poids de 15,9 kG par rame est satis- faisant. Du papier dit "bondsulfite" d'un tel poids, ayant une épaisseur d'en- viron 0,75 mm est préféré, Le poids du papier peut varier-cependant et du pa- pier "kraft" ou d'autres papiers peuvent être utilises..
La feuille métallique est préférablement une feuille d'aluminiumo Comme exemple les deux faces d'une feuille peuvent être couvertes avec une feuille d'aluminium mou de 0,013 mm d'épaisseur bien qu'une face du papier puisse porter une feuille métallique d'une épaisseur variable à partir de cet- te valeur sur la face opposée. La combinaison particulière des matériaux dé- pend des exigences des substances à emballer et des fatigues auxquelles l'em- ballage doit être soumis. La feuille métallique initiale donnée à titred'exem- ple 'convient très bien pour des emballages de cigarettes dans la combinaison qui sera décrite ci-après.
Dans la production de la partie feuille de papier - feuille métal- lique laminée de la feuille, le papier et la feuille métallique passent préfé- rablement par les diverses étapes du fonctionnement sous la forme de bandes longues et continues, provenant de rouleaux et le produit fini est bobiné sur le rouleau. Le papier peut être d'abord revêtu d'un adhésif d'un type tel qu'au moment où il est lié à la feuille métallique il a des caractéristiques de liai- son convenables en l'absence d'humidité, telle que celle qu'exercerait la pres- sion de vapeur entre le papier et la feuille métallique lorsque la structure complète est soumise à un degré de chaleur tel que celui qui est nécessaire pour rendre actif le dispositif de scellement contre la chaleur.
Ainsi tout composé adhésif ou mélange qui nécessite de l'eau comme porteur, mais qui con- serve un collant et des caractéristiques adéquates de liaison pour le papier et la feuille métallique peut être utilisé pourvu que toute l'eau requise pour produire des pressions de vapeur susceptibles de provoquer des dérangements puisse être enlevée avant l'opération de liaison. Préférablement l'adhésif est appliqué initialement sur la feuille métallique. Bien que des adhésifs em- ployant l'eau comme porteur soient désirables en oraison de leur faible prix par rapport à des adhésifs employant des porteurs chers et hautement volatils, ces derniers adhésifs sont aussi convenables.
Comme exemple d'un adhésif convenable comportant des porteurs vo- latils, l'adhésif suivant fonctionne bien :
Ethyl de cellulose ...................... 18 parties en poids
Phosphate de tricresyl .................. 6 parties en poids
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Alcool dénaturé ................... 17 parties en poids
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Toluol o000000000000000000000000000 59 n JI n
L'alcool est dénaturé pour abaisser son prix et l'acétone est un exemple de dénaturant convenable.
Cet adhésif peut être appliqué directement sur la feuille, par exemple par des rouleaux de graveur fournissant un film de 0,02 mm d'épaisseur, le porteur volatil étant enlevé par un jet d'air chaud, si bien que l'épaisseur du film sera réduite à environ 0,005 mmo, et le pa- pier est lié à la feuille métallique opposée tandis que le film adhésif est encore chaud et collanto
A ce point la structure est constituée par cinq couches formant un noyau de papier, deux couches flexibles adhésives ne contenant pas d'humi- dité et deux feuilles métalliqueso La structure peut alors passer de façon continue à travers une presse à rouleaux d'impression par gravure pour l'ap- plication de trois,et généralement de quatre couches additionnelles,
la cou- che finale étant la couche de scellement thermo-plastiqueo
Bien que ceci ne soit pas essentiel pour la production d'un produit commercial, la Demanderesse préfère que la face de la feuille métallique qui doit recevoir la couche imprimée soit d'abord conditionnée au moyen d'un film appliqué, qui couvrira ou neutralisera les impuretés sur la surface de la feuil- le métallique qui résultent des matériaux utilisés dans le laminage de la feuil- le métallique.
Ce film peut être une laque de l'ordre de 0,00025 mm à 0,0025 mm et préférablement d'environ 0,0004 mm d'épaisseur, le film appliqué étant généralement de l'ordre de huit fois l'épaisseur du film de laque. seco ¯La De- manderesse préfère cependant qu'untel film de conditionnement ou couche soit composé de gomme laque (shellac)o Pour environ 12,5 parties en poids avec un porteur constitué par une aryl ou alkyl-amine à environ 37 parties en poids avec un porteur fluide qui peut être de l'alcool à environ 50 parties en poids.
La bande avec la feuille métallique pourvue de son film de condi- tionnement passe rapidement.dans une station de séchage de la presse à gravu- re et le porteur fluide est enlevé pour produire un film sec ou couche, et immédiatement après la couche d'impression est appliquée sur la couche de con- ditionnement.
Par "impression" on comprend à la fois des textes, des images et des fonds et fréquemment toute ou sensiblement'toute la surface de la feuille sera couverte, la seule couche ou la couche composée étant de carac- téristiques spéciales et généralement peut avoir une épaisseur d'environ 0,0025 mm pour les couleurs et 0,004 pour le blanco
Comme exemple de composition d'encre d'impression convenable on peut utiliser la composition suivante :
Dioxyde de Titane (anatase) ............... 28,50 parties en poids
Nitrocellulose (type connu aux Etats Unis sous la désignation 1/2" R.S.) (sèche) ..... 8,75 parties en poids
Gomme laque décolorée raffinée (sèche) .... 8,45 " " " .
Phosphate de tricresyl .................... 4,50 "
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Acetate d'Ethyl (85%) .... o .... o....... ao.-15,54 ru " Ethyl-Alcool (95)aaoooooooaooooo000000000 13,94 Il n Toluol 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 15,19 ft n Acétate N-Butyl 000000000000000000000000000 5,13 Il ru " 100,00 %
Le dioxyde de titane peut être substitué par un pigment coloré sec pour les couleurs. La gomme laque n'est pas essentielle mais améliore les pro- priétés adhésives.
Lors de sa progression la feuille passe dans une station de sècha- ge où les matériaux porteurs volatils pour l'encre d'impression seront enlevés et la couche séchée. A ce moment la feuille passe sur le rouleau de graveur qui applique sur le film d'encre d'impression, une couche glacée et brillante de caractère spécial telle qu'elle n'attaque pas la couche d'encre d'impression pour provoquer un écoulement des encres. La feuille sera alors libérée de son caractère collant et d'adhésion aux surfaces chauffées de la machine d'emballa- ge à haute vitesse; elle donnera une protection adéquate à toute surface impri-
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mée et comme les couches sous-jacentes elle permettra des plis à angle vif dans. la feuille sans craqure ni fracture.
De plus elle fournit une surface de glis- sement qui aide au mouvement de la feuille dans la machine d'emballage sans provoquer de dérangements.
Comme autre exemple d'encre d'impression on peut utiliser la com- position suivante
Alcool dénaturé (le dénaturant peut être de l'acé- tone et ordinairement on en utilise de l'ordre de
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10 %) aaaaaaa 23 parties en poid Toluol aaaaaa aa 0 fi n fi Acétate d'Ethyl 0000000000000000000000000000000000 15 " fi n Phosphate de tricrésyl ........................... 5 " Il " Nitrocellulose (0,5 sec.) 00:'00.000000000000000000 17 Il " "
Le rouleau de graveur de la presse peut appliquer un film humide- de revêtement.'glacé d'environ 0,013 mm et le film sec peut avoir une épaisseur d'environ 0,0025 mm.
Après que le film de revêtement glacé a été séché, de la manière qui a été spécifiée pour les encres, la feuille passe dans une station finale de la presse pour l'application de la substance de scellement thermo-plasti- quea La forme donnée à cette substance de scellement est très importante.
Elle doit être constituée par une couche d'épaisseur convenable pour donner un scellement efficace le long de la fermeture longitudinale et du recouvre- ment du paquet de cigarettes pour fournir une structure imperméable à l'humi- dité. Elle doit avoir 'la propriété de pouvoir être activée par la chaleur au-dessous d'une température qui abîmerait le revêtement glacé et brillant ou les couches sous-jacentes et en même temps elle ne doit pas être endommageablea De plus elle doit avoir une gamme de températures d'activation étendue pour permettre une activation suffisante et par suite une adhésion très rapide à des températures relativement basses de façon à satisfaire certaines condi- tions qùi se rencontrent dans la machine d'emballage à haute vitesse.
Par exemple, dans une station initiale, la fermeture des plis d'extrémité des pa- quets à cigarettes, l'adhésion doit être suffisante pour résister à l'inser- tion d'un ensemble de cigarettes avec une poussée éjectant le paquet de la machine, un temps d'adhésion initial de 1/6ème (un sixième) de seconde'peut être.requis. Dans un temps si court la protection importante de la chaleur appliquée sur les faces du paquet éloignées du scellement effectué par la cha- leur sera immédiatement dissipée, particulièrement par la feuille métalliue et par suite la température d'activation sera basse,
tandis qu'à l'autre sta- tion où le scellement final et fort est effectué les fers de chauffage seront en contact avec le paquet pendant plusieurs secondes imposant en conséquence de la chaleur sur le' scellement à une température beaucoup plus élevée et le scellement à la chaleur doit résister à la décomposition ou des altérations à de telles températures plus élevées et doit résister à un écoulement qui a- bimerait la structure même à un faible degré.
Comme autre exemple de composition pouvant être utilisée on peut citer la suivante :
Ethyl de cellulose du type du Pont
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de Nemours n 4 aaaaaaa 27,61 parties en poids Plastifiant n 5 de la soc. Dow (phosphate monophényldiotho xenyl).. 16, Il " " Paraffine (148 -150 mp) ........... 0,61 " " "
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T oluol a 39,51 n n fi
Alcool dénaturé.................... 16,16 " " "
Le revêtement thermo-plastique de scellement ne soulèvera pas le revêtement glacé et brillant et possédera un léger recouvrement de façon à être fixé fermement. L 'épaisseur du revêtement peut être de 0,025 mm avec une épaisseur de film à l'état humide de 0,062 mm et une viscosité de 1.400 à 1.600 C.
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En revenant maintenant à l'examen du revêtement d'impression et du revêtement glacé et brillant, on observera que, bien que l'on utilise de la nitrocellulose dans chaque cas comme substance primaire pour former le film, ce qui entraîne l'usage d'acétate d'éthyl comme solvant principal, l'attaque par le film humide, glacé et brillant sur la couche d'impression est évitée par une porportion accrue de diluants volatils, à savoir du to- luol et de l'alcool dénaturé. Ainsi dans l'exemple d'encre d'impression la proportion d'acétate d'éthyl est de 15,54 parties pour-29,13 parties de di- luants, tandis que dans le revêtement glacé et brillant il y a 15 parties d'acétate d'éthyl pour 64 parties de diluants volatils.
Une telle attaque par le revêtement glacé et brillant sur le revêtement à encre d'impression peut aussi être évitée en substituant de l'éthyl de cellulose ou son équivalent à la nitro-cellulose et en éliminant l'acétate d'éthyl comme constituant du solvant. Cependant la nitro-cellulo- se fournit un revêtement plus dur et plus résistant et avec lui la composi- tion dans son ensemble a des caractéristiques excellentes d'écoulement et de formation de film.
Une feuille d'emballage ainsi formée peut avoir une épaisseur sensiblement moindre que 0,13 et cependant elle a une force beaucoup plus grande que la combinaison de feuilles de papier et de cellophane utilisée pour faire des emballages et notamment pour faire des paquets de cigarettes et elle fournit un emballage qui est imperméable, avec tous les avantages indiqués précédemment.
On notera que dans la figure 1 des dessins on a en 8 un oeil électrique d'enregistrement d'une marque placée au-dessus d'une des deux on- dulations de raidissement 9 placées longitudinalement. Cette surface au-des- sus de la ligne de raidissement peut être laissée sans pigment opaque, si bien que le revêtement glacé et brillant repose directement sur la feuille métallique ou sur une feuille métallique conditionnée, si bien que la marque d'enregistrement pour l'oeil électrique constituera une petite surface ayant des qualités moindres de réflexion de la lumière, si bien que la cellule pho- toélectrique répondra.
Bien que, comme décrit, la feuille d'aluminium qui se trouve à la partie la plus interne de l'emballage, et qui par conséquent, repose sur le côté opposé de celui où les couches multiples sont appliquées puisse être liée au papier simultanément avec ladite seconde feuille métallique, elle peut être appliquée après que les opérations ont été terminées sur la feuille à multiples revêtements, si on le désire.
Les ondulations de renforcement 9 peuvent être formées au moment où la feuille de matériau d'emballage est placée dans la machine d'empaqueta- ge ou avant cette opération ; telle ondulations aident l'alimentation du pa- pier et particulièrement la partie réceptrice de la machine et elles facilitent aussi un pli net et prévis aux extrémités de l'emballage.
On notera que, en prévoyant une unité d'emballage pour des paquets à cigarettes montrés dans la figure 4, la feuille continue sera coupée trans- versalement le long de la ligne lx, le matériau servant à former scellement à la chaleur pour la fermeture longitudinale et sa continuation à la partie supérieure et à la partie inférieure du papier étant fait au moyen d'une ban- de transversale de matériau thermo-plastique de scellement à la chaleur qui se trouve immédiatement au voisinage de la ligne de droite des coupures trans- versales. Les plis longitudinaux intermédiaires sont indiqués en 1xx.
En se reportant à la figure 1 des dessins on notera que la surface 10 au-dessus de l'ondulation supérieure 9 n'est pas revêtue d'une substance adhésive d'autant plus qu'elle constituera la partie recourbée supérieure du paquet et lorsqu'elle se trouve placée sur la partie adhésive 7 du recouvre- ment inférieur la marge extérieure du recouvrement projette au-delà de la par- tie pourvue d'adhésif 7, si bien qu'en ouvrant la partie supérieure du recou- vrement à dépassement peut être aisément soulevée par les doigts pour commen- cer l'opération de coupureo De façon à limiter précisément l'action de coupu- re aux côtés du paquet opposés au timbre usuel 8x ladite partie du recouvrement
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peut être pourvue d'une petite coupure en 10x, figure 1 et 4.
Les paquets à cigarettes maintenant en usage consistent en une couche composite intérieure,une feuille légère surfacée avec un papier em- brassant légèrement le corps des cigarettes et enfermé dans une jaquette ex- térieure destinée.à recevoir de l'impression; une enveloppe de cellophane renferme le toute Un tel paquet évite des déformations grâce aux côtés ronds des-cigarettes amis peut provoquer des effets de rainures nuisibles dans les parois du paquet,ce qui est un problème inhérent dans le cas où l'on emploie des feuilles d'emballage faites largement de feuilles métalliques et qui don- nent un bon "drapé" mais manquent de corps et de rigidité ou en d'autres mots sont aisément pliableso Dans les paquets de ce dernier type lorsque les ci- garettes sont introduites en une masse,
comprimée par la partie supérieure avec la partie inférieure fermée l'opération d'uncorps de cigarettes dans le pa- quet permet aux cigarettes de se détendre et de produire un effet de rayureo Ce problème a été surmonté dans l'emballage conforme à la présente invention par le caractère particulier du noyau de papier et la relation du papier avec la feuille métallique et les couches sous-jacentes; si bien que, tandis que le papier est pliable et retient les pliures qui ont été faites, et n'a pas l'inconvénient d'une raideur de corps telle qu'il requière que les extrémités ne soient pas faites de couches multiples comme la partie formant corps, la rayure du paquet par les cigarettes est entièrement évitée.
L'épaisseur con- trôlée de la structure est un facteur contribuant à assurer lesdits résul- tatso
Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'épaisseur de la structure moins la couche de scellement est approximativement de 0,12 mm. Les couches peuvent être modifiées en épaisseur dans une gamme de structure d'environ 0,10 mm à 0,15 mm et préférablement pas moins que 0,13 mm.
Le matériau thermo-plastique de scellement à la chaleur a une tem- pérature initiale d'activation d'environ 85 C avec une gamme partant de cet- te température pour atteindre 161 C. et les couches sous-jacentes résistent à des températures au-dessus de 204 C sans séparation ou altération. La pro- portion de cire utilisée dans::le scellement à la chaleur peut-être augmentée jusqu'à un maximum préféré de 1 à 1/4 %.
La demanderesse a indiqué dans la liaison du papier et de la feuil- le métallique que le produit suivant l'invention ne laisse pas sous la feuille métallique de constituants produisant des vapeurs suffisantes pour produire une séparation du papier et de la feuille sur une surface quelconque, lorsque le matériau thermo-plastique de scellement à la Chaleur est activé par la cha- leur. Ceci requiert que les constituants produisant de la vapeur soit dans le papier soit dans l'adhésif, et soit la vapeur soit le solvant volatil soient restreints à environ 6 % du papier sur chacune des surfaces intérieures de la feuille métallique.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des exemples prévis de réalisation, il doit être bien compris qu'elle n'y est en rien limitée et qu'elle est susceptible de nombreuses variantes et'modifica- tions sans sortir de son domaine.