FR2811301A1 - Composite sheet for thermoforming into pots for yogurt, etc., has expanded polystyrene layer forming majority of sheet sandwiched between two thin dense layers of polystyrene - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne une feuille composite en polystyrène pour la fabrication d'emballages ou de récipients The present invention relates to a polystyrene composite sheet for the manufacture of packaging or containers
thermoformés, ainsi que son utilisation dans le domaine agro- thermoformed, as well as its use in the agro-
alimentaire. Les récipients alimentaires du type pots de yaourts sont de manière classique constitués d'un contenant de forme approximativement cylindrique surmontés de bords dépassant sur food. Food containers of the yoghurt pot type are conventionally made up of a container of approximately cylindrical shape surmounted by edges projecting from
lesquels est appliqué après remplissage du pot un opercule de fermeture. which is applied after filling the pot with a sealing cap.
Ils sont généralement à base d'un polymère compact They are generally based on a compact polymer
thermoplastique utilisé en une ou plusieurs couches. thermoplastic used in one or more layers.
Les législations actuelles en matière d'environnement, notamment en Allemagne, imposent des taxes sur les emballages proportionnelles au poids de ces derniers. Il est donc essentiel, pour un fabricant, de limiter le poids de ses emballages à un minimum pour acquitter des taxes le plus Current environmental legislation, particularly in Germany, imposes taxes on packaging proportional to the weight of the latter. It is therefore essential for a manufacturer to limit the weight of its packaging to a minimum in order to pay the most taxes.
réduites possible.possible.
Pour réduire le poids des emballages et des récipients, la solution immédiate est de réduire la quantité de matériau qui les compose. Cette réduction de matériau va conduire par exemple à une diminution de l'épaisseur des parois des récipients. Cependant, elle ne doit pas se faire au détriment de la réduction de la résistance, notamment à la To reduce the weight of packaging and containers, the immediate solution is to reduce the amount of material that composes them. This reduction in material will lead, for example, to a reduction in the thickness of the walls of the containers. However, it should not be done at the expense of reducing resistance, especially to
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compression. En effet les récipients, pour leur stockage ou leur transport, sont généralement empilés, il ne faut donc pas qu'ils s'affaissent ou compression. In fact, the containers, for their storage or transport, are generally stacked, so they must not collapse or
s'écrasent, surtout lorsqu'ils sont pleins. crash, especially when full.
Par conséquent, un des buts de la présente invention est de proposer un matériau plus léger que les matériaux utilisés pour les emballages ou les récipients actuels, sans réduction de leur résistance Therefore, one of the aims of the present invention is to provide a lighter material than the materials used for current packaging or containers, without reducing their strength.
mécanique, notamment à la compression. mechanical, especially compression.
Un autre but de l'invention est de proposer un matériau qui permette l'impression d'informations ou de motifs décoratifs, cette impression devant être stable, et résister notamment aux frottements et Another object of the invention is to provide a material which allows the printing of information or decorative patterns, this printing having to be stable, and in particular to resist friction and
aux rayures.scratched.
Un autre but de l'invention est de proposer un matériau qui puisse être thermoformé comme les récipients classiques du type pots de yaourts, sur les mêmes machines, par exemple celles utilisées couramment et désignées sous le nom "Form-Fill-Seal">, qui permettent selon une opération continue, à partir des constituants du récipient sous forme de feuilles, de thermoformer le récipient à partir desdites feuilles, Another object of the invention is to provide a material which can be thermoformed like conventional containers of the yogurt pot type, on the same machines, for example those commonly used and designated under the name "Form-Fill-Seal">, which allow, according to a continuous operation, from the constituents of the container in the form of sheets, to thermoform the container from said sheets,
de le remplir et de le sceller.fill it in and seal it.
Dans le domaine agro-alimentaire les feuilles de matériau 2 0 constituant le récipient sont, avant l'étape de thermoformage, éventuellement passées dans un bain de peroxyde d'hydrogène (H202) en In the food industry, the sheets of material constituting the container are, before the thermoforming step, optionally passed through a bath of hydrogen peroxide (H 2 O 2) in
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vue de leur stérilisation. Pour éviter que des gouttes de ce bain de stérilisation ne restent "accrochées" à la surface du matériau polymère, il view of their sterilization. To prevent drops from this sterilization bath from "hanging" on the surface of the polymer material, it
est indispensable que cette surface soit le plus lisse possible. it is essential that this surface be as smooth as possible.
Tous ces buts sont atteints par une feuille composite tricouche en polystyrène, pour la fabrication d'emballages ou de récipients thermoformés, selon la présente invention, en ce que la feuille comprend comme constituant majoritaire une couche de polystyrène expansé avec un agent d'expansion, recouverte, sur chacune de ses faces, d'une couche All these aims are achieved by a three-layer composite sheet of polystyrene, for the manufacture of packaging or thermoformed containers, according to the present invention, in that the sheet comprises as predominant constituent a layer of expanded polystyrene with a blowing agent, covered, on each of its faces, with a layer
de polystyrène compact d'épaisseur plus faible. of compact polystyrene of smaller thickness.
Une telle structure, constituée majoritairement d'une couche expansée permet de réduire le poids des emballages ou récipients de 15 à %, permettant de réduire d'autant toute taxe proportionnelle au poids Such a structure, mainly consisting of an expanded layer makes it possible to reduce the weight of packaging or containers from 15 to%, making it possible to reduce all the taxes proportional to the weight
de ceux-ci.of these.
La résistance mécanique d'un tel matériau composite est équivalente à celle du matériau compact classique, pour une épaisseur The mechanical resistance of such a composite material is equivalent to that of the conventional compact material, for a thickness
totale pratiquement identique.almost identical total.
La feuille composite tricouche en polystyrène selon l'invention The three-layer polystyrene composite sheet according to the invention
permet un thermoformage sur les machines habituelles. allows thermoforming on usual machines.
Selon un mode de réalisation préféré de la feuille composite, la couche de polystyrène expansé est formée d'un mélange de polystyrène choc et de polystyrène cristal, ce qui permet d'allier les avantages d'un According to a preferred embodiment of the composite sheet, the expanded polystyrene layer is formed from a mixture of impact polystyrene and crystal polystyrene, which makes it possible to combine the advantages of a
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polymère rigide et cassant (polystyrène cristal ou GPPS: general purpose polystyrene) et ceux d'un polymère résistant aux chocs, mais rigid and brittle polymer (crystal polystyrene or GPPS: general purpose polystyrene) and those of an impact-resistant polymer, but
mou (polystyrène choc ou HIPS: high impact polystyrene). soft (impact polystyrene or HIPS: high impact polystyrene).
Les proportions préférées sont approximativement 30 à 70 % de polystyrène choc et 70 à 30 % de polystyrène cristal, pour la couche de polystyrène expansé. La présence de polystyrène choc permet de pallier la fragilisation de la feuille pouvant résulter de l'expansion de la couche centrale. De manière avantageuse l'agent d'expansion pour la couche de io polystyrène centrale est utilisé dans une proportion approximativement comprise entre 0,5 et 2 % en poids pour 100 % de polystyrène. Cet agent d'expansion permet la création de "bulles d'air" au sein de la couche de polystyrène, provoquées par la dégradation d'un additif lors de l'extrusion. Les additifs ou agents d'expansion peuvent être basés sur des réactions exo ou endothermiques. L'agent d'expansion préféré ici est une combinaison d'hydrogéno-carbonate de sodium et d'un acide organique (par exemple: acide citrique) ou un sel d'acide ou un ester. Les différents additifs sont formulés éventuellement avec un polymère ou The preferred proportions are approximately 30 to 70% of impact polystyrene and 70 to 30% of crystal polystyrene, for the layer of expanded polystyrene. The presence of impact polystyrene overcomes the weakening of the sheet which may result from the expansion of the central layer. Advantageously, the blowing agent for the central polystyrene layer is used in an amount approximately between 0.5 and 2% by weight per 100% of polystyrene. This blowing agent allows the creation of "air bubbles" within the polystyrene layer, caused by the degradation of an additive during extrusion. Additives or blowing agents can be based on exo or endothermic reactions. The preferred blowing agent here is a combination of sodium hydrogen carbonate and an organic acid (e.g. citric acid) or an acid salt or an ester. The various additives are optionally formulated with a polymer or
une cire et utilisés sous forme de mélange granulaire à 0,2-2 % environ. a wax and used in the form of a granular mixture at 0.2-2% approximately.
Les deux couches extérieures en polystyrène compact qui prennent "en sandwich" la couche centrale expansée sont de préférence The two outer layers of compact polystyrene which "sandwich" the expanded central layer are preferably
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constituées d'environ 60 % en poids de polystyrène choc et d'environ 40 consisting of approximately 60% by weight of impact polystyrene and approximately 40
% en poids de polystyrène cristal.% by weight of crystal polystyrene.
La feuille composite selon l'invention peut aussi être recouverte par laminage d'un film de polystyrène imprimé, dont la face imprimée est tournée vers une des couches de polystyrène compact. L'impression (ou le décor) est ainsi protégé. Ce film laminé permet également de rendre encore plus lisse la surface extérieure de la feuille composite, ce qui est avantageux en cas de stérilisation de ladite feuille dans une The composite sheet according to the invention can also be covered by lamination with a printed polystyrene film, the printed face of which faces one of the layers of compact polystyrene. The print (or the decor) is thus protected. This laminated film also makes it possible to make the outer surface of the composite sheet even smoother, which is advantageous in the event of sterilization of said sheet in a
solution de peroxyde d'hydrogène.hydrogen peroxide solution.
1 0 La feuille composite selon la présente invention est utilisée pour la fabrication de pots ou récipients destinés à l'agro-alimentaire, par exemple de pots pour yaourts, desserts, crèmes, etc. Ces récipients ou emballages thermoformés sont fabriqués selon un procédé comprenant les étapes successives suivantes: a) fabrication d'une couche de polystyrène allégé en présence d'un agent d'expansion, b) contrôle de la morphologie de la feuille, c) coextrusion de la couche de polystyrène allégé et, sur chacune de ses faces, d'une couche de polystyrène compact pour former une feuille composite tricouche, The composite sheet according to the present invention is used for the manufacture of pots or containers intended for the food industry, for example pots for yogurts, desserts, creams, etc. These thermoformed containers or packaging are produced according to a process comprising the following successive stages: a) manufacture of a layer of light polystyrene in the presence of an expanding agent, b) control of the morphology of the sheet, c) coextrusion of the layer of light polystyrene and, on each of its faces, a layer of compact polystyrene to form a three-layer composite sheet,
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d) application par laminage d'un film de polystyrène préimprimé sur une face extérieure de la feuille composite tricouche, e) stérilisation éventuelle par passage de ladite feuille dans un bain de peroxyde d'hydrogène, f) thermoformage de la feuille composite tricouche recouverte d) application by lamination of a pre-printed polystyrene film on an outer face of the three-layer composite sheet, e) optional sterilization by passing said sheet through a bath of hydrogen peroxide, f) thermoforming of the three-layer composite sheet covered
du film.of the film.
De préférence l'application du film préimprimé par laminage (étape c) est effectuée à froid, c'est-à-dire, sans chauffage du film et des cylindres de la calandre qui sont, en fonctionnement, à une température ne dépassant pas 65 C environ. Cependant, pour faciliter l'adhésion du film sur la feuille composite, cette dernière est à une temperature plus Preferably the application of the pre-printed film by lamination (step c) is carried out cold, that is to say, without heating the film and the rolls of the calender which are, in operation, at a temperature not exceeding 65 C approx. However, to facilitate the adhesion of the film to the composite sheet, the latter is at a more
élevée (par exemple voisine de 200 à 240 C). high (for example around 200 to 240 C).
Il apparaît que la feuille composite selon l'invention, comportant une couche centrale expansée, présente un retrait nettement moins important, c'est-à-dire une orientation moins importante qu'une feuille en polystyrène compact, à la sortie de la filière d'extrusion, lors de la traction sur la feuille au niveau de la calandre. En effet, l'expansion se produit dans les trois dimensions. Il en résulte une moindre orientation des macromolécules dans la feuille sous l'effet de la traction exercée par la calandre, et une moindre orientation longitudinale de la feuille entre la It appears that the composite sheet according to the invention, comprising an expanded central layer, exhibits a markedly less shrinkage, that is to say a less significant orientation than a sheet of compact polystyrene, at the outlet of the die. 'extrusion, when pulling on the sheet at the calender. Indeed, expansion occurs in three dimensions. This results in a lesser orientation of the macromolecules in the sheet under the effect of the traction exerted by the calender, and a lesser longitudinal orientation of the sheet between the
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filière et la calandre. Cette orientation longitudinale moindre (retrait de 2 à 3 % au lieu de 10 %) conduit donc à une surface utile de la feuille plus importante. La feuille composite peut être également recouverte par laminage d'un second film de polystyrène (imprimé ou non) appliqué sur la die and grille. This less longitudinal orientation (shrinkage of 2 to 3% instead of 10%) therefore leads to a larger useful surface of the sheet. The composite sheet can also be covered by laminating a second film of polystyrene (printed or not) applied to the
seconde couche de polystyrène compact. second layer of compact polystyrene.
La présente invention va être décrite plus en détail à l'aide de schémas illustratifs suivants: la figure 1 est une vue en coupe (agrandie) d'une feuille composite selon la présente invention; la figure 2 est un schéma illustrant la fabrication de la feuille The present invention will be described in more detail with the aid of the following illustrative diagrams: FIG. 1 is a section view (enlarged) of a composite sheet according to the present invention; Figure 2 is a diagram illustrating the manufacture of the sheet
composite selon la présente invention. composite according to the present invention.
Un exemple de feuille composite (1) est présenté sur la figure 1. An example of a composite sheet (1) is shown in Figure 1.
Elle est constituée ici d'une couche centrale (2) en polystyrène expansé. It consists here of a central layer (2) of expanded polystyrene.
Cette couche expansée a été produite par un mélange de polystyrène choc 40 % et de polystyrène cristal (60 %) en présence de I % (en poids de polystyrène) d'agent d'expansion, constitué d'acide citrique et d'hydrogéno-carbonate de sodium, qui donne naissance en se dégradant, lors de l'extrusion, à des bulles d'air (5) réparties dans tout le volume de cette couche. Pour permettre de maîtriser la taille des bulles (5) et leur-dispersion, des agents nucléants (sous forme de charges This expanded layer was produced by a mixture of impact polystyrene 40% and crystal polystyrene (60%) in the presence of I% (by weight of polystyrene) of expansion agent, consisting of citric acid and hydrogen sodium carbonate, which gives rise by degrading, during extrusion, air bubbles (5) distributed throughout the volume of this layer. In order to control the size of the bubbles (5) and their dispersion, nucleating agents (in the form of charges
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minérales, cires, polymères...) peuvent être introduits préalablement mineral, waxes, polymers ...) can be introduced beforehand
dans le mélange.in the mixture.
Cette couche centrale (2) allégée, est prise en "sandwich" entre deux couches compactes (3 et 4) de polystyrène (PS) formé de 60 % de PS choc et 40 % de PS cristal, pour constituer une feuille composite (1) This lightened central layer (2) is sandwiched between two compact layers (3 and 4) of polystyrene (PS) formed from 60% impact PS and 40% crystal PS, to form a composite sheet (1)
tricouche selon l'invention.three-layer according to the invention.
Cette feuille composite (1) est recouverte d'un film pratiquement transparent (6), qui peut comporter, sur sa face (6') tournée vers la couche compacte (3) une impression (information ou décoration). La z0 feuille tricouche selon l'invention est nettement plus légère qu'une feuille compacte classique (constituée généralement de deux couches de polystyrène compactes l'une avec 70 % PS choc et 30 % PS cristal et This composite sheet (1) is covered with a practically transparent film (6), which may have, on its face (6 ′) facing the compact layer (3) a print (information or decoration). The z0 three-layer sheet according to the invention is significantly lighter than a conventional compact sheet (generally consisting of two layers of compact polystyrene, one with 70% impact PS and 30% crystal PS and
l'autre ayant 30 % PS choc et 70 % PS cristal). the other having 30% shock PS and 70% crystal PS).
La comparaison des densités donne: - pour une feuille compacte classique de 800 gum d'épaisseur = 1,045 - et pour une feuille allégée selon l'invention de 850 gm d'épaisseur The comparison of the densities gives: - for a conventional compact sheet of 800 gum thickness = 1.045 - and for a lightened sheet according to the invention of 850 gm thickness
= 0,8 à 0,9= 0.8 to 0.9
pour une même résistance à la compression. for the same compressive strength.
La feuille composite (1) présentée ci-dessus est préparée à l'aide The composite sheet (1) presented above is prepared using
d'un montage tel que schématisé sur la figure 2. of an assembly as shown diagrammatically in FIG. 2.
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La feuille tricouche (1) est formée par coextrusion des trois couches (2, 3 et 4) décrites ci-dessus. A la sortie de la filière plate (10), la feuille tricouche, à unetempérature de l'ordre de 220 C, est laminée entre deux cylindres (11 et il') d'une calandre, non chauffée, avec le film (6), portant sur une de ses faces (6') l'impression souhaitée. Le film (6) et les cylindres ( 11 et 1 l') de la calandre sont alors à une température comprise entre 30 et 60 C environ. Le film (6) entre en contact avec la feuille (1) extrudée au moment o celle-ci passe entre les cylindres de la calandre. La face imprimée (6') entre alors en contact avec la feuille, ce qui protège l'impression, dès le stade de fabrication. Le film est destiné à The three-layer sheet (1) is formed by coextrusion of the three layers (2, 3 and 4) described above. At the exit of the flat die (10), the three-layer sheet, at a temperature of the order of 220 C, is laminated between two cylinders (11 and 11 ') of a calender, unheated, with the film (6) , bearing on one of its faces (6 ') the desired impression. The film (6) and the cylinders (11 and 1 l ') of the calender are then at a temperature between approximately 30 and 60 C. The film (6) comes into contact with the extruded sheet (1) when it passes between the cylinders of the calender. The printed face (6 ') then comes into contact with the sheet, which protects the printing, from the manufacturing stage. The film is intended for
rester sur la surface extérieure du pot après thermoformage. remain on the outside surface of the pot after thermoforming.
Après remplissage, le pot est scellé par une feuille d'operculage qui est appliquée, de manière classique, sur la couche de polystyrène compact opposée au film par rapport à la couche de polystyrène expansée. Il n'y a donc pas de modification à prévoir pour les machines After filling, the pot is sealed with a sealing sheet which is applied, in a conventional manner, to the layer of compact polystyrene opposite the film with respect to the layer of expanded polystyrene. There is therefore no modification to be expected for the machines
de thermoformage, de remplissage et de scellage (Form-Fill-Seal). thermoforming, filling and sealing (Form-Fill-Seal).
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- 2000-07-05 FR FR0008712A patent/FR2811301B1/en not_active Expired - Fee Related
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