EP0506807B1 - Feuille souple, resistant a la dechirure et l'eclatement, peu absorbante aux liquides et a porosite controlee - Google Patents

Feuille souple, resistant a la dechirure et l'eclatement, peu absorbante aux liquides et a porosite controlee Download PDF

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EP0506807B1
EP0506807B1 EP91901826A EP91901826A EP0506807B1 EP 0506807 B1 EP0506807 B1 EP 0506807B1 EP 91901826 A EP91901826 A EP 91901826A EP 91901826 A EP91901826 A EP 91901826A EP 0506807 B1 EP0506807 B1 EP 0506807B1
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EP
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sheet
resistant
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ArjoWiggins SAS
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    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2402—Coating or impregnation specified as a size
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    • Y10T442/2484—Coating or impregnation is water absorbency-increasing or hydrophilicity-increasing or hydrophilicity-imparting

Definitions

  • the present invention relates to a flexible sheet which can be used especially for sterilizable packaging.
  • a first property is that the sheet must be flexible to ability to form sachets into which objects of various shapes and sizes.
  • a second property is that the sheet must be resistant to tearing as well as bursting. Indeed, it is intended for contain objects which may be heavy and blunt or sharp. In addition, it is intended in the form of a sachet, during sterilization with gases, for example ethylene oxide, to be subjected to pressure during gas injection and strong posterior depression during the evacuation of gases, which must be complete.
  • gases for example ethylene oxide
  • a third property is that the sheet must be slightly absorbent especially with regard to water, so that water or other products liquids do not penetrate through the sachet formed by the sheet, from outside to inside, by defiling the wrapped object, in the bag.
  • Such sheets of paper are sold to manufacturers of sterilizable sachets or packaging that make up the sachet having a layer of lacquer which ensures the connection between the edges of the sheet and a transparent film.
  • processors apply heat-sealable lacquer, aqueous or solvent medium, so as to preserve a certain gas permeability of paper.
  • the bags or pouches are then heat-sealed with plastic films.
  • Sheets have also been made of the dry non-woven type, that is to say that a mattress of synthetic fibers, for example polyethylene, is made, which is bonded together, when hot. These sheets are manufactured by the company DU PONT DE NEMOURS and sold under the name of TYVEK R. These sheets are resistant to tearing and bursting. In addition, they are flexible. However, a major drawback of these sheets is that their thickness is very heterogeneous, that is to say that the distribution of the fibers per unit area is irregular, which means that the porosity of the sheet is not uniform. Thus, in certain places, the sheet will have pores of too large diameter, which will have the effect that the microorganisms will be able to penetrate inside the packaging produced using this sheet. On the contrary, in certain places, the sheet will have pores of too small diameter, which will hinder the penetration of the molecules of sterilizing gas. In addition, these sheets are absolutely permanent, that is to say non-biodegradable.
  • the invention is remarkable in that, according to a person skilled in the art, it it is difficult to combine the requisite qualities simultaneously. Indeed, the products that improve mechanical characteristics increase the rigidity, therefore decrease flexibility.
  • the first fabric softeners mentioned destroy connections interfibers, so they decrease the mechanical characteristics.
  • the second cited do not have this disadvantage but they oppose the action of the bonding agents which give the barrier properties leaf.
  • the invention relates to a flexible sheet, resistant to tearing and bursting, very little absorbent with water or other liquid, with controlled porosity, printable, comprising a support based on cellulose fibers of which at least one of the faces is impregnated with a composition comprising at least one binder, characterized in that the composition contains at least one moisture-retaining agent and at least one bonding agent, such as the measured COBB 60 bonding according to ISO535 standard, is less than 20 g / m 2 , that the TABER stiffness, measured according to ISO 2493 standard is less than 2.5 and that the amount of moisture-retaining agent is less than about 20% by weight dry leaf.
  • the sheet preferably contains at least 1% moisture-retaining agent.
  • the humidity-retaining agent is preferably chosen from the group formed by urea, a nitrate salt or their mixtures.
  • urea-nitrate mixture the mixture can preferably be used in a urea / sodium nitrate ratio of 2: 1.
  • the bonding agent is chosen from the group formed by wax or paraffin dispersions, alkyl ketene dimers, alkylene succinic anhydrides, stearic anhydrides and their mixtures.
  • the binder is chosen from the group formed by polyvinyl alcohol, native starch or its derivatives, cellulose ethers or esters, alginates, guaranates or mixtures thereof.
  • the impregnation composition is preferably carried out in the medium aqueous.
  • the fibrous support is preferably a support formed mainly cellulose fibers.
  • This support is preferably not bonded en masse; it can contain at least one wet resistance.
  • the sheet is produced by a papermaking process.
  • the support can be impregnated with the composition according to the invention, using a sizing press. Any other means of impregnation or bedding usually used in stationery may be suitable.
  • the invention makes it possible to provide printable sheets, preferably by heliographic printing, offset or flexographic.
  • the invention makes it possible to provide sheets whose physical characteristics are homogeneous, i.e. substantially the same in the cross direction as in the running direction.
  • the invention makes it possible to provide sheets which are the more easily biodegradable after use and the cost of manufacturing is competitive.
  • the invention is remarkable in that a sheet is obtained having a COBB of less than 20 g / m2 and up to 12 g / m2, and having a TABER stiffness of less than 2.5 and having an index of tear greater than 80 cNm2 / g.
  • the following examples are carried out on a paper machine of laboratory. We impregnate, using a sizing press, a support based on cellulose fibers, not mass bonded. The compositions for the impregnation bath are carried out in medium aqueous.
  • the tear index is measured according to ISO standard 1974.
  • the dry burst index is measured according to the ISO 2758 measurement.
  • the wet burst index is measured according to ISO standard 3686 (after immersion in water for ten minutes). (after immersion in water for ten minutes). Burst REH (wet strength) is the ratio of the wet burst and dry burst indices, multiplied by 100.
  • TABER stiffness is measured according to ISO 2493.
  • BENDTSEN porosity is measured according to ISO 5636/3.
  • the dry recovery expresses the quantity of sauce by dry weight absorbed per sheet per square meter.
  • the sheets obtained are sterilizable. They are sealable and peelable.

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Description

La présente invention concerne une feuille souple utilisable notamment pour des emballages stérilisables.
On connait déjà des feuilles souples qui sont utilisées pour former des emballages par exemple pour des matériels chirurgicaux, sondes, scalpels, pinces, et tous matériels utilisables par des médecins et/ou chirurgiens.
Ces feuilles souples doivent présenter simultanément et obligatoirement plusieurs propriétés.
Une première propriété est que la feuille doit être souple pour pouvoir former des sachets dans lesquels on introduit des objets de formes et tailles variées.
Une deuxième propriété est que la feuille doit être résistante à la déchirure ainsi qu'à l'éclatement. En effet, elle est destinée à contenir des objets qui peuvent être lourds et contondants ou pointus. De plus elle est destinée sous la forme de sachet, lors de la stérilisation par des gaz par exemple oxyde d'éthylène, à être soumise à une pression lors de l'injection des gaz et une forte dépression postérieure lors de l'évacuation des gaz, qui doit être complète.
Une troisième propriété est que la feuille doit être peu absorbante notamment vis-à-vis de l'eau, de façon que l'eau ou autres produits liquides ne pénètrent pas à travers le sachet formé par la feuille, de l'extérieur vers l'intérieur, en venant souiller l'objet emballé, dans le sachet.
Une quatrième propriété est que la feuille doit être perméable aux gaz. En effet, lorsqu'on a introduit l'objet dans le sachet, puis que l'on a scellé celui-ci, on soumet l'ensemble à l'action de gaz stérilisants et/ou de rayons ioniques stérilisants. Cependant la permabilité doit être suffisamment faible pour que les bactéries ou autres micro-organismes ne pénètrent pas à l'intérieur du sachet.
On connaít déjà des feuilles utilisables notamment pour former des emballages de matériels chirurgicaux, qui sont constitués de papiers obtenus par voie humide par égouttage d'une suspension aqueuse de fibres de cellulose sur une grille (procédé Foudrinier) puis séchage de la feuille.
De telles feuilles de papier sont vendues à des fabricants de sachets ou d'emballages stérilisables qui forment le sachet en disposant une couche de laque qui assure la liaison entre les bords de la feuille et un film transparent.
D'autres transformateurs appliquent une laque thermoscellable, en milieu aqueux ou solvant, de manière à préserver une certaine perméabilité aux gaz du papier. Les sacs ou pochettes sont ensuite réalisés par thermoscellage avec des films plastiques.
Un inconvénient de ces papiers est qu'ils sont en général peu souples et moyennement résistants à la déchirure et l'éclatement.
Ces papiers sont peu absorbants de l'eau ou autres liquides du fait qu'on introduit lors de leur fabrication, soit dans la suspension aqueuse, soit par traitement en surface, un agent de collage, par exemple neutre, du genre cétène dimère qui diminue l'absorption de l'eau par la feuille.
Dans la technique antérieure, on a donc essayé d'améliorer la résistance physique de la feuille et plus particulièrement sa résistance à la déchirure et à l'éclatement. A cet effet, on a pensé à augmenter la liaison entre les fibres cellulosiques. On a pour cela introduit un liant du type alcool polyvinylique par couchage de la feuille avec une composition contenant cet alcool polyvinylique. Mais un inconvénient de ce papier pour stérilisation résistant mécaniquement est que l'introduction du liant donne un aspect peu esthétique à l'emballage final du fait de l'existence de plis car l'emballage n'épouse alors pas convenablement la forme des objets emballés. Le manque de souplesse de la feuille de papier peut conduire à l'ouverture des scellages lors de la manipulation des emballages finis.
On connaít aussi des feuilles de papier qui sont rendues plus résistantes à la déchirure et à l'éclatement par introduction en masse et/ou en surface de latex de polymères, par exemple acryliques. Ces feuilles sont fabriquées et vendues par la société KIMBERLY CLARK. Ces feuilles sont souples et ont un toucher plastique. Cependant, leur fabrication est difficile et coûteuse et donne un papier non homogène dans ses caractéristiques. De plus, ce papier est relativement permanent et beaucoup moins biodégradable qu'un papier habituel. Ces papiers sont peu barrière à l'eau, car peu collés.
On connaít également des feuilles de papier qui sont traitées en presse encolleuse par du sorbitol pour les rendre souples. Le problème posé par ces feuilles est que la résistance à la déchirure et à l'éclatement est relativement faible et que l'obtention du collage est difficile.
On a par ailleurs fabriqué des feuilles du type non tissé à sec, c'est-à-dire que l'on fabrique un matelas de fibres synthétiques, par exemple de polyéthylène, que l'on lie ensemble, à chaud. Ces feuilles sont fabriquées par la société DU PONT DE NEMOURS et vendues sous le nom de TYVEK R. Ces feuilles sont résistantes à la déchirure et à l'éclatement. De plus, elles sont souples. Cependant, un inconvénient majeur de ces feuilles est que leur épair est très hétérogène, c'est-à-dire que la répartition des fibres par unité de surface est irrégulière, ce qui signifie que la porosité de la feuille n'est pas uniforme. Ainsi, à certains endroits, la feuille comportera des pores de diamètre trop important, ce qui aura pour effet que les micro-organismes pourront pénétrer à l'intérieur de l'emballage réalisé à l'aide de cette feuille. Au contraire, à certains endroits, la feuille comportera des pores de diamètre trop faible, ce qui gênera la pénétration des molécules de gaz stérilisant. De plus, ces feuilles sont absolument permanentes, c'est-à-dire non biodégradables.
L'invention est remarquable du fait que, selon l'homme du métier, il est difficile de réunir simultanément les qualités requises. En effet, les produits qui améliorent les caractérisques mécaniques augmentent la rigidité, donc diminuent la souplesse.
Pour améliorer la souplesse, l'homme du métier pense à ajouter des assouplissants. Or, il existe deux types d'assouplissants : les produits qui réduisent les liaisons entre les fibres et les agents de maintien d'humidité (cf Pulp and Paper, Volume III, 1981, pages 1763-1764-3e édition, édité par J.P. CASEY).
Les premiers assouplissants cités détruisent les liaisons interfibres, donc ils diminuent les caractéristiques mécaniques. Les seconds cités n'ont pas cet inconvénient mais ils s'opposent à l'action des agents de collage qui donnent les propriétés barrière à la feuille.
La demanderesse a surmonté cet a priori et a trouvé de manière surprenante qu'il était possible de fabriquer une feuille présentant les propriétés mentionnées ci-dessus, en fabriquant une feuille fibreuse contenant :
  • au moins des fibres cellulosiques,
  • éventuellement des fibres synthétiques,
  • éventuellement un agent de résistance à l'état humide,
  • au moins un liant,
  • au moins un agent de maintien de l'humidité en une quantité inférieure à 20% environ en poids sec de la feuille,
  • au moins un agent de collage.
A cet effet, l'invention concerne une feuille souple, résistant à la déchirure et à l'éclatement, très peu absorbante à l'eau ou autre liquide, à porosité contrôlée, imprimable, comportant un support à base de fibres cellulosiques dont au moins l'une des faces est imprégnée d'une composition comprenant au moins un liant, caractérisée par le fait que la composition contient au moins un agent de maintien de l'humidité et au moins un agent de collage, telle que le collage COBB60 mesuré selon la norme ISO535, est inférieur à 20 g/m2, que la rigidité TABER, mesurée selon la norme ISO 2493 est inférieure à 2.5 et que la quantité d'agent de maintien de l'humidité est inférieure à 20 % environ en poids sec de la feuille.
La feuille contient de préférence au moins 1% d'agent de maintien d'humidité.
L'agent de maintien de l'humidité est de préférence choisi dans le groupe formé par l'urée, un sel de nitrate ou leurs mélanges. Comme mélange urée-nitrate, on peut utiliser de préférence le mélange dans un rapport urée/nitrate de sodium égal à 2:1.
L'agent de collage est choisi dans le groupe formé par les dispersions de cire ou de paraffine, les dimères d'alkylcétène, les anhydrides alkylènes succiniques, les anhydrides stéariques et leurs mélanges.
Le liant est choisi dans le groupe formé par l'alcool polyvinylique, l'amidon natif ou ses dérivés, les éthers ou esters de cellulose, les alginates, les guaranates ou leurs mélanges.
La composition d'imprégnation est de préférence réalisée en milieu aqueux.
La composition contient de préférence :
  • jusqu'à 5% en poids sec d'un liant
  • jusqu'à 5% en poids sec d'une dispersion aqueuse de paraffine
  • jusqu'à 20% en poids sec d'urée ou d'un mélange urée-nitrate de sodium par rapport au poids de la feuille sèche.
Le support fibreux est de préférence un support formé majoritairement de fibres de cellulose. Ce support est de préférence non collé en masse ; il peut contenir au moins un agent de résistance humide. La feuille est fabriquée par un procédé papetier. Le support peut être imprégné de la composition selon l'invention, à l'aide d'une presse encoleuse. Tout autre moyen d'imprégnation ou de couchage utilisé habituellement en papeterie peut convenir.
L'invention permet de fournir des feuilles utilisables, notamment pour des emballages stérilisables ayant simultanément les propriétés suivantes :
  • une souplesse suffisante pour pouvoir former des emballages.
  • une résistance à la déchirure et à l'éclatement suffisante pour résister à des objets lourds et contondants.
  • un absorption faible à l'eau.
  • une porosité contrôlée, c'est-à-dire des diamètres de pores réguliers et suffisamment grands pour permettre le passage de molécules gazeuses mais suffisamment petits pour empêcher le passage de micro-organismes.
L'invention permet de fournir des feuilles imprimables, de préférence par impression héliographique, offset ou flexographique.
En effet, pour des emballages stérilisables, ceux-ci comportent toujours une référence qui peut être obtenue à l'aide d'encres réagissant lors de la stérilisation.
L'invention permet de fournir des feuilles dont les caractérisques physiques sont homogènes, c'est-à-dire sensiblement les mêmes dans le sens travers que dans le sens marche.
L'invention permet de fournir des feuilles qui sont le plus facilement biodégradables après utilisation et dont le coût de fabrication est compétitif.
L'invention est remarquable du fait que l'on obtient une feuille ayant un COBB inférieur à 20 g/m2 et pouvant atteindre 12 g/m2, et ayant une rigidité TABER inférieure à 2,5 et ayant un indice de déchirure supérieur à 80 cNm2/g.
La feuille obtenue selon l'invention peut être thermoscellée avec des films plastiques. Elle est apte à recevoir un laquage en milieu aqueux ou en milieu solvant.
Elle est également pelable.
Elle est conforme aux normes sur les emballages stérilisables (DIN 58953, BS 6256) et sur les emballages destinés à entrer en contact avec les aliments (FDA, BGA).
EXEMPLES
On réalise les exemples suivants sur une machine à papier de laboratoire. On imprègne, à l'aide d'une presse encolleuse, un support à base de fibres de cellulose, non collé en masse. Les compositions pour le bain d'imprégnation sont réalisées en milieu aqueux.
Les caractéristiques des feuilles obtenues sont données dans le tableau 1.
L'indice de déchirure est mesuré selon la norme ISO 1974.
L'indice d'éclatement sec est mesuré selon la mesure ISO 2758.
L'indice d'éclatement humide est mesuré selon la norme ISO 3686 (après immersion dans l'eau pendant dix minutes).
(après immersion dans l'eau pendant dix minutes).
Le REH éclatement (résistance à l'état humide) est le rapport des indices d'éclatement humide et d'éclatement sec, multiplié par 100.
La rigidité TABER est mesurée selon la norme ISO 2493.
La porosité BENDTSEN est mesurée selon la norme ISO 5636/3.
La reprise sèche exprime la quantité de sauce en poids sec absorbée par la feuille par mètre carré.
Le COBB C60 est mesuré selon la norme ISO 535 (eau, 1 minute, à 23°C).
EXEMPLE 1 2 3 4
Bain d'imprégnation :
. liant : alcool polyvinylique (% en poids sec/bain) 1 1 1 1
. agent de collage : dispersion aqueuse de paraffine (% en poids sec/bain) 2 2 2 2
. agent de maintien d'humidité : (% en poids sec/bain)
- urée 20 20 14 14
- nitrate de sodium 6 6
Reprise sèche (g/m2) 13 5 14 7
Grammage 103 107 105 109
Epaisseur 133 133 146 135
COBB C60 12,5 12 14 13
Indice de déchirure 88 99 84 93
Indice d'éclatement sec 43,5 50 46 51,5
Indice d'éclatement humide 15,5 21 19,5 23
REH éclatement 36 42 42 45
Rigidité TABER 1,61 2,49 1,21 2,25
Porosité BENDTSEN 300 330 350 310
Les feuilles obtenues sont stérilisables. Elles sont scellables et pelables.
On a stérilisé les feuilles obtenues selon les exemples 1 à 4, à la vapeur d'eau, à l'oxyde d'éthylène ou aux rayons gamma, puis on a mesuré leurs caractéristiques.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2.
EXEMPLE 1 2 3 4
Grammage
- vapeur 104 112 - 105
- oxyde d'éthylène 104 112 106 106
- rayons gamma 103 111 104 106
Indice de déchirure
- vapeur 91 109 - 97
-oxyde d'éthylène 88 106 89 96
- rayons gamma 65 62 62 67
Indice d'éclatement sec
- vapeur 42 45 - 31
- oxyde d'éthylène 47 50 48 34
- rayons gamma 36 38 41 25
Indice d'éclatement humide
- vapeur 12 10 - 15,5
- oxyde d'éthylène 16 20 23 22
- rayons gamma 11 13,5 16,5 17
REH éclatement
- vapeur 29 38 - 34
- oxyde d'éthylène 34 44 43 45
- rayons gamme 31 40 42 40
Rigidité TABER
- vapeur 1,25 2,19 - 2,09
oxyde d'éthylène 1,70 2,50 1,27 2,11
- rayons gamme 1,71 2,37 1,11 2,22
Porosité BENDTSEN
- vapeur 605 350 - 340
- oxyde d'éthylène 310 330 360 330
- rayons gamma 340 340 360 325
EXEMPLES COMPARARATIFS
On couche le papier avec une composition aqueuse contenant du sorbitol et du cétène dimère. On mesure le COBB. On voit, d'après le tableau 3, que le collage est beaucoup plus facile à obtenir avec les compositions contenant de l'urée et/ou du sel de nitrate selon l'invention.
COMPOSITION
Alcool PV 1% 1% 1%
Sorbitol 58% 58% 58%
Urée 13% 16% 14% 23% 16% 20% 23%
Nitrate 7% 8% 7% 8%
Céténe dimère 3% 10% 3% 3% 6% 3%
Paraffine 9% 5% 5% 5% 5%
Reprise sèche globale 23% 29% 18% 14% 15% 15% 15% 13% 14% 15%
Cobb 1 minute 32 55 22 23 15 23 14 14 23 13

Claims (8)

  1. Feuille souple, résistant à la déchirure et à l'éclatement, très peu absorbante vis-à-vis de l'eau ou autre liquide, à porosité contrôlée, imprimable, comportant un support à base de fibres cellulosiques dont au moins l'une des faces est imprégnée d'une composition comprenant au moins un liant, caractérisée par le fait que la composition contient au moins un agent de maintien de l'humidité et au moins un agent de collage, telle que le collage COBB60 mesuré selon la norme ISO535, est inférieur à 20 g/m2, que la rigidité TABER, mesurée selon la norme ISO 2493 est inférieure à 2.5 et que la quantité d'agent de maintien de l'humidité est inférieure à 20 % environ en poids sec de la feuille.
  2. Feuille selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle contient au moins 1 % d'agent de maintien de l'humidité.
  3. Feuille selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée par le fait que l'agent de maintien de l'humidité est l'urée, un sel de nitrate ou leurs mélanges.
  4. Feuille selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'agent de maintien de l'humidité est un mélange urée/nitrate de sodium dans un rapport 2:1.
  5. Feuille selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'agent de collage est choisi dans le groupe formé par les dispersions de cires ou de paraffine, les dimères d'alkylcétène, les anhydrides alkylènes succiniques, les anhydrides stéariques et leurs mélanges.
  6. Feuille selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que le liant est choisi dans le groupe formé par l'alcool polyvinylique, l'amidon natif ou ses dérivés, les éthers ou esters de cellulose, les alginates, les guaranates ou leurs mélanges.
  7. Feuille selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle contient un agent de résistance humide.
  8. Emballage de stérilisation caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une feuille selon l'une des revendications 1 à 7.
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