FR2817502A1 - Materiau d'operculage pelable et refermable - Google Patents

Abstract

Le matériau d'operculage (1), destiné à être thermoscellé sur un bord B (20) d'un récipient (2) comprenant, un substrat S (3), une couche d'un adhésif P sensible à la pression (4), une couche de thermoscellage T (5). Dans ce matériau : a) la force adhésive FATB entre la couche de thermoscellage T et le bord B dudit récipient est supérieure à la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T,b) la force adhésive FASP entre la couche de matériau de structure S et la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCP de la couche d'adhésif P, c) la force cohésive FCP de la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, etd) la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, évaluée par la formule MY . E I R, est comprise entre FCP et 0, 75. FCP , MY étant le module d'Young de la couche T, E son épaisseur et R le pourcentage de retrait pris au moins égal à 40%.On obtient ainsi un matériau d'operculage thermoscellable, à ouverture facile et refermable.

Description

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MATERIAU D'OPERCULAGE PELABLE ET REFERMABLE DOMAINE DE LA TECHNIQUE L'invention concerne le domaine de la fermeture de récipients présentant une ouverture, typiquement de barquettes ou de pots généralement en matière plastique. Après remplissage des récipients avec le produit à conditionner, la fermeture des récipients est assurée par scellage d'opercules, prédécoupés ou en bande avec découpage sur site de conditionnement.

Par souci de simplification, on distingue le récipient, partie de l'emballage, typiquement en creux, contenant le produit à conditionner, du moyen de fermeture ou opercule destiné à fermer ledit récipient.

ETAT DE LA TECHNIQUE On connaît des opercules, par exemple les opercules pour pots de yogourt, comprenant une feuille de matériau de structure généralement à propriétés barrière, comme un film de PET métallisé, ou une feuille d'aluminium, revêtue d'une couche de thermoscellage adaptée au matériau constituant le pot de yogourt, généralement le polystyrène.

Une fois formé et rempli, le pot de yogourt est fermé par un opercule et thermoscellé. La couche de thermoscellage est choisie de manière à ce que le consommateur final puisse ouvrir le pot sans aucun moyen particulier si ce n'est en délaminant manuellement l'opercule, de sorte que cet opercule constitue un moyen de fermeture par thermoscellage à ouverture facile.

Naturellement, dans le cas des pots de yogourt il n'est pas nécessaire de les refermer après une première ouverture, compte tenu de leur volume adapté à une ration individuelle unitaire.

Mais il existe de nombreux cas, par exemple dans le cas de produits laitiers frais, ou de plats cuisinés, où l'emballage est prévu pour emballer typiquement de 2 à 6 rations unitaires, de sorte qu'une personne seule devra refermer l'emballage.

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Dans d'autres domaines, notamment dans le domaine des films pour emballages souples, on connaît des moyens de fermeture par scellage, pelables, avec ouverture facile par délaminage, et refermables.

Ainsi, la demande internationale WO 97/25200 décrit un système d'emballage refermable, typiquement un sachet, avec : - un substrat (SI) revêtu d'un adhésif sensible à la pression (P), lui-même revêtu d'une première couche de scellage à froid (FI), - un autre substrat ou un autre partie du même substrat (S2) revêtu d'une seconde couche de scellage à froid (F2), les forces de pelage ou délaminage entre les couches P et FI, les couches FI et F2, la couche F2 et le substrat S2, étant supérieure à celle entre le substrat SI et la couche A.

De même, la demande GB-A-2 319 746 décrit un emballage constitué d'un récipient thermoformé avec opercule thermoscellable et refermable, le récipient étant typiquement constitué de couches 1) de PVC, 2) de PE, 3) de ionomère (surly), et l'opercule

étant typiquement constitué de couches 4) de ionomère (Surlyn CID), 5) d'élastomère avec agent tackifiant, 6) de LDPE et 7) de PET ou PVDC. De même, le brevet US 4,673, 601 (=EP 0 160 975) décrit un film d'operculage comprenant, de l'extérieur vers l'intérieur, un substrat (1), une couche de scellage sensible à la pression (2), une couche de faible caractéristique mécanique (3) et une couche de scellage (4).

Enfin, la demande FR-A-2 741 605 décrit une structure d'obturation d'un contenant par une feuille soudée selon le bord de l'ouverture du contenant, la feuille étant constituée de trois couches, une couche extérieure, une couche adhésive et une couche soudante en PE, le contenant comprenant une couche intérieure en PE, de manière à assurer le thermoscellage selon un cordon de soudure formé par scellage de PE sur PE, l'ouverture étant effectuée par délaminage ou séparation entre la couche adhésive et la portion de

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PE de la feuille formant ledit cordon, la refermeture ultérieure étant assurée par application, sur le cordon formé solidaire du contenant, de la portion de couche adhésive mise à nu de la feuille.

PROBLEMES POSES Certaines des solutions de l'état de la technique présentent l'inconvénient d'être trop chères ou trop spécifiques. En effet, elles exigent souvent des combinaisons de matériaux spécifiques. Or, les clients des fabricants d'emballages souhaitent pouvoir disposer des mêmes fonctions d'ouverture par pelage/délaminage et de refermeture mais avec des matériaux plus économiques, et notamment en utilisant des matériaux courants pour former la majeure partie de l'emballage, typiquement celle qui correspond au récipient.

D'autres solutions n'offrent pas une facilité suffisante d'ouverture et/ou de refermeture, ou bien si elles offrent une facilité d'ouverture acceptable au sens où le récipient peut être ouvert, cette facilité d'ouverture est loin d'être considérée comme satisfaisante.

DESCRIPTION DE L'INVENTION Selon l'invention, le matériau d'operculage en feuille mince, destiné à être thermoscellé sur un bord B d'un récipient comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, l'intérieur désignant la face de ladite feuille mince à thermosceller audit bord du récipient, une couche de matériau de structure formant un substrat S, typiquement sous forme de film, une couche d'un adhésif P sensible à la pression, une couche de thermoscellage T choisie pour adhérer, typiquement à chaud, au matériau formant le bord B du récipient.

Dans ce matériau : a) la force adhésive FArs entre la couche de thermoscellage T et le bord B dudit récipient est supérieure à la force cohésive FCr de la couche de thermoscellage T,

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b) la force adhésive FAsp entre la couche de matériau de structure S et la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCp de la couche d'adhésif P, c) la force cohésive FCp de la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, et, d) la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, évaluée par la formule My. E /R, est comprise entre FCp et 0, 75. FCp, My étant le module d'Young de la couche T, E son épaisseur, et R le pourcentage de retrait, de manière à avoir un matériau d'operculage thermoscellable, à ouverture facile par délaminage, et refermable en vue d'ouvertures successives.

Ce matériau résout les problèmes posés. Il résulte des travaux effectués par la demanderesse que cette combinaison de moyens est suffisante pour avoir un matériau d'operculage qui soit à la fois économique et efficace en ce qui concerne la facilité d'ouverture.

En effet, la demanderesse a constaté l'importance des caractéristiques physicochimiques de la couche de thermoscellage, et en particulier en ce qui concerne la force cohésive FCT de cette couche de thermoscellage.

A cette fin, elle a trouvé d'abord une méthode permettant d'évaluer la force cohésive de cette couche FCT, exprimée en N/m, dans la direction perpendiculaire à cette couche, et cela à partir de 3 paramètres accessibles : - le module d'Young du film, noté My, exprimé en N/m2 ou Pa, et mesuré sur machine de traction à partir d'une bandelette de film de largeur prédéterminée, - l'épaisseur du film E, en m, - le taux de retrait R du film, en %, mesuré selon un protocole mis au point par la demanderesse.

La demanderesse a pu vérifier le bien fondé de cette formule en faisant varier, pour un film de même nature chimique, FCT, en jouant sur les paramètres My, E ou R, par rapport à FCp. Ainsi, elle a effectivement observé que, lorsque FCT devient égal ou supérieur à FCp, alors la couche T de thermoscellage n'est pas rompue lors de la première ouverture et continue à obturer le récipient.

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En ce qui concerne l'influence du taux de retrait R, elle a trouvé qu'il avait une influence importante et a émis à ce propos l'hypothèse suivante : - d'une part, comme la couche T de thermoscellage monte à haute température durant le thermoscellage, cette couche T, après thermoscellage, devrait être soumise à une force de rétreint d'autant plus élevée que le film a un taux de retrait élevé, - d'autre part, plus la force de rétreint est élevée et plus la rupture de cette couche T pourrait être franche. C'est là une hypothèse qui pourrait expliquer l'influence du taux de retrait et pourquoi un taux de retrait élevé est favorable, de sorte qu'un taux d'au moins 40% est préféré selon l'invention.

La demanderesse a ainsi quantifié l'aptitude de la couche de scellage à être rompue lors de la première ouverture.

En outre, elle a observé qu'il était avantageux que la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage, tout en étant inférieure à la force cohésive FCp de la couche d'adhésif, ne soit pas trop éloignée de FCp de manière à ce que la première ouverture du récipient nécessite une force de traction manuelle correspondant au standard habituel. En effet, si l'effort était inférieur à ce standard et donc trop faible, le consommateur ne manquerait pas de penser à un défaut d'operculage et à un manque probable d'étanchéité de la fermeture du récipient.

Au cours de ses travaux, la demanderesse a également observé que les caractéristiques de la couche de thermoscellage, et notamment sa force cohésive, semblaient sans incidence sur l'adhérence entre la couche adhésive P et la couche de thermoscellage T.

Ainsi, il apparaît que la force à exercer lors de l'ouverture pour séparer ces deux couches est une caractéristique propre de la couche adhésive P, caractéristique que la demanderesse a assimilée à la force cohésive FCp, sans faire d'hypothèse sur le mécanisme réel de la rupture entre ces couche et sur la question de savoir si la rupture entre ces couches est essentiellement cohésive et a lieu au sein de la couche adhésive P, ou si elle est aussi adhésive à l'interface entre les couches P et T.

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Ainsi, grâce à ses travaux, la demanderesse a trouvé comment choisir une couche de thermoscellage adaptée à une couche adhésive P de force cohésive donnée, de manière à avoir une ouverture facilitée.

DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une vue en coupe partielle d'un matériau d'operculage (1) après refermeture du bord B d'un récipient formant support (2).

Ce matériau comprend une couche extérieure (3) formant le substrat S, une couche centrale (4) formant la couche d'adhésif P sensible à la pression, et une couche intérieure (5) formant la couche de thermoscellage.

La ligne de rupture (6), formée lors de la première ouverture et représentée sous forme d'une ligne brisée, comprend successivement le segment a-b correspondant à la première rupture de la couche de thermoscellage T, puis le segment b-c correspondant à la rupture de la couche P (ou la séparation entre couches P et T), enfin le segment c-d correspondant à la seconde rupture de la couche de thermoscellage T.

Les figures 2a à 2c illustrent, en coupes schématiques selon un plan vertical, le thermoscellage du matériau d'operculage (1) sur un support (2).

La figure 2a représente le matériau d'operculage (1) placé sur le support (2), entre les mors (70,71) de la machine de thermoscellage Brugger (7) utilisée pour les essais, et qui définissent une plage de thermoscellage (72). Dans cette machine, le mors supérieur (70) est un mors chauffant mobile, alors que le mors inférieur (71) est fixe.

La figure 2b représente le matériau d'operculage (1) placé au-dessus du support (2), avant thermoscellage.

La figure 2c le matériau d'operculage (1) thermoscellé sur une largeur de 10 mm sur le support (2).

La figure 3 est un diagramme donnant le module G", en ordonnée, en fonction du module G', en abscisse, pour les différents adhésifs de type hot-melt étudiés. On a représenté dans un rectangle en pointillés le domaine préféré.

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La figure 4 illustre, pour l'essai P2 et l'essai 60, l'évolution de la force de pelage (ordonnée en N/10 mm) au cours du temps (abscisse en nombre de jours J), avec maintien du matériau d'operculage thermoscellé sur support en atmosphère humide à 4 C représentant les conditions standard de stockage des produits frais, typiquement les produits laitiers ou les desserts à base de crème.

La figure 5 illustre, pour l'essai P2 et l'essai 60, l'évolution de la force de pelage (ordonnée en N/10 mm) lors de réouvertures successives (nombre en abscisse), après l'ouverture initiale.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Afin d'améliorer encore la facilité d'ouverture, on peut choisir pour My la valeur la plus élevée possible, valeur comprise entre FCp. R/ E et 0,8. FCp. R/ E.

Comme vu précédemment, il est avantageux d'avoir pour R une valeur élevée, ce qui implique d'augmenter également le produit My. E. Comme, par ailleurs, il a été trouvé avantageux d'avoir des valeurs élevées pour My, il en ressort que l'invention permet d'avoir une épaisseur E relativement faible, dans la mesure où R et My ont des valeurs relativement élevées. Ceci peut être avantageux pour les économies de matière.

De préférence, la valeur de My est comprise entre FCp. R/ E et 0,9. FCp. R/ E, de façon à ce que la rupture de la couche de thermoscellage soit du type fragile . En effet, la demanderesse a observé que, si le module My est trop faible, la couche de thermoscellage aura tendance à s'allonger avant sa rupture, ce qui est perçu comme un inconvénient par le consommateur final, ce dernier préférant une rupture franche et nette, dite de type fragile .

Par contre, si le module My de la couche de thermoscellage est trop élevé, l'ouverture n'est pas possible. Dans ce cas, on peut abaisser ce module, de manière à ce que la valeur de My soit comprise entre FCp. RI E et 0,9. FCp. R/ E, en incorporant à la couche

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de thermoscellage une charge minérale à l'état divisé ou micronisé, par exemple du talc ou de la silice.

A titre d'exemple non limitatif, ledit matériau formant la couche de thermoscellage (5) peut être un film de polyoléfine biorienté ayant une valeur de R au moins égale à 40 %, ayant une épaisseur au plus égale à 40 um et ayant un module d'Young au moins égal à 300 MPa.

Ce matériau peut être un film biorienté, typiquement de PP, ayant une valeur de R au moins égale à 60%, une épaisseur au plus égale à 30 um et un module d'Young compris entre 350 et 800 MPa.

La demanderesse a recherché également d'autres voies pour perfectionner les opercules pelables et refermables.

En particulier, elle s'est demandé comment diminuer la présence de filaments qui tendent à se former lorsque, lors de l'ouverture de l'opercule, et qu'il s'agisse de la première ouverture ou des ouvertures suivantes, on sépare l'opercule du récipient. Elle a émis l'hypothèse que ces filaments se formaient lors de la rupture cohésive de la couche d'adhésif P.

Par ailleurs, elle a aussi recherché un moyen pour limiter la perte de force de pelage lors des ouvertures successives de l'opercule.

Elle a donc effectué des recherches sur les adhésifs P. Dans le cadre de ces recherches, elle a étudié les propriétés visco-élastiques des adhésifs P du commerce en relation avec les deux propriétés d'usage précitées, et elle a observé qu'il était avantageux que : 1) ledit adhésif présente un module visqueux G"au plus égal à 104 Pa, de manière à ce que l'ouverture par délaminage soit typiquement exempte de filaments,

2) ledit adhésif présente un module élastique G'au plus égal à 3. 104 Pa, de manière à ce que la force cohésive FCp, soit au moins égale à 10 N/10 mm.

Parmi les adhésif qui satisfont aux conditions précédentes, on choisira de préférence l'adhésif dont le rapport FCp2/FCp) est supérieur à 0, 5, FCp, et FCp2 étant respectivement la force cohésive FCp de la couche de thermoscellage lors de la première ouverture et lors de la seconde ouverture, après refermeture,

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Il peut être avantageux d'avoir une force cohésive FCp-ou force de pelage-au moins égale à Il N/10 mm, et même au moins égale à 12 N/10 mm. Les modules visqueux G"et élastique G'ont été obtenus par l'analyse mécanique dynamique des adhésifs ( dynamic mechanical analysis ou DMA en anglais), comme cela est connu par exemple par l'article Performance and characterization of hot melt apllied cold seal adhesives de J. P. Baetzold publié dans 1998 Hot Melt Symposium , pages 167 à 175. Les modules visqueux G"et élastique G'ont été mesurés à 250 sous 0, 1 Hz.

Si G"est supérieur à 104 Pa, on a observé l'apparition de filaments lors du pelage.

Si G'est supérieur à 3. 104 Pa, on a observé une diminution trop importante de la force de pelage.

On a choisi une force cohésive FCp ! au moins égale à 10 N/10 mm, de manière à ce que l'effort de première ouverture de l'opercule soit assez élevé pour prévenir toute ouverture accidentelle indésirable et pour correspondre aussi à l'effort attendu par le consommateur dans le cas d'une fermeture étanche de qualité.

La demanderesse a en outre étudié la formulation des adhésifs P pour obtenir les propriétés d'usage recherchées à un plus haut degré.

Pour cela, elle a trouvé avantageux de prendre comme adhésif P une résine du type hotmelt, composition comprenant une résine à base de styrène.

Cette résine peut comprendre au moins 30% en poids d'une résine styrène-isoprènestyrène ou SIS en abrégé, ou styrène-butadiène-styrène ou SBS en abrégé.

Cette résine peut comprendre au moins 50 % en poids d'un agent augmentant la force cohésive dit agent tackifiant .

Cette résine peut comprendre au moins 6 % en poids d'agent de renfort.

Cette résine peut comprendre au plus 7 % en poids d'agent plastifiant.

Dans le cadre de ses recherches, la demanderesse a également observé que la force de pelage de l'opercule, assimilable à la force cohésive FCp de la couche d'adhésif P, était

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peu dépendante de l'épaisseur de cette couche, du moins dans une certaine plage d'épaisseur. Ainsi, avec une couche de thermoscellage T selon l'invention, l'épaisseur de la couche d'adhésif P (4) peut être comprise entre 5 et 20 lam, sans grande variation de la force de pelage.

Compte tenu notamment du coût des adhésifs, il est avantageux que l'épaisseur de la couche d'adhésif P (4) soit comprise entre 6 et 12 um, et encore plus avantageux que l'épaisseur de la couche d'adhésif P soit comprise entre 7 et 10 u. m.

Selon l'invention, le matériau de structure formant un substrat S (3) est un matériau en bande ou en format choisi parmi des matériaux monocouche à base de PET, PP, PE, PS, feuille d'aluminium, papier, imprimé ou non, ou des matériaux multicouche comprenant au moins deux couches, identiques ou distinctes, des matériaux précédents, typiquement réunies par une couche adhésive, et d'épaisseur comprise entre 15 et 150 um.

La surface intérieure et/ou extérieure du matériau de structure (3) peut être traitée pour augmenter l'adhérence de toute couche en contact avec ledit matériau de structure.

La couche de thermoscellage (5) peut être choisie, notamment en fonction de la nature du matériau constituant le récipient ou formant la couche de scellage du récipient à operculer, parmi : a) les copolymères d'éthylène, typiquement EVA, EMA, EAA, b) les copolymères d'acétochlorure de vinyle, les copolymères d'acétate de vinyle, les copolymères acryliques, les copolymères d'oléfine, PE ou PP, et d'acide acrylique c) les copolymères d'acétate et de chlorure de vinyle, les copolymères à base de styrène tels le SBS ou SIS, d) les polymères ou copolymère d'oléfines, de PP, de PP greffé, e) les PET, les résines ionomères, et éventuellement parmi les vernis thermoscellants connus en eux-mêmes.

Typiquement, le matériau formant le bord B du récipient peut être le même que le matériau formant la couche de thermoscellage T. Dans ce cas, et comme cela doit être

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par ailleurs, la partie de la couche de thermoscellage T formant le cordon de scellage restera toujours solidaire du bord B lors de l'ouverture de l'opercule.

Ainsi, ledit récipient, ou la surface intérieure du récipient, peut être en un matériau choisi parmi le PE, le PVC, le PS, le PP, le PET.

La face externe dudit matériau de structure peut comprendre une impression, typiquement repérée, de manière à imprimer sur un matériau d'operculage un grand nombre de motifs identiques repérés pour obtenir finalement, après découpage repéré des opercules, des récipients obturés par des opercules imprimés selon un même motif.

Selon l'invention, la couche d'adhésif P sensible à la pression (4), et/ou la couche de thermoscellage T (5) peut/peuvent être repérée (s) par rapport à ladite impression, la couche d'adhésif (4) étant de préférence recouverte par la couche de thermoscellage (5).

Selon la technique utilisée pour l'obturation des récipients, le matériau d'operculage peut se présenter soit sous la forme d'opercules prédécoupés, typiquement sous forme d'une pile d'opercule, soit sous la forme d'une bande d'operculage à découper munie d'un repère de découpage. Au lieu d'une bande d'operculage sous forme de bobine, on peut aussi avoir des formats d'operculage en pile.

EXEMPLES DE REALISATION

I) Fabrication des matériaux d'operculage : Pour les essais, on a fabriqué des matériaux d'operculage S/P/T dans lesquels : - S, qui désigne la couche de matériau de structure formant un substrat (3), est typiquement un film de PET de 55 um d'épaisseur (=SI), mais des essais ont aussi été faits avec un film PET de 12 m, 50 um, 75 um, et avec un film d'OPP (PP orienté) de 40 um, - P, qui désigne la couche d'un adhésif sensible à la pression (4), est un adhésif du type hot-melt : * soit du commerce choisi parmi : les Plastoflex&commat; 8768 (=pal) et 8919 (=P2) commercialisés par la Société Paramelt, le Bostik 4185 (=P3) commercialisé par la

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Société Bostik, les Sealock&commat; H1153 (=P4) et H1097 (=P5) commercialisés par la Société Sealock, * soit selon une formulation de la demanderesse (essais 60 à 62-% en poids) avec : - a % de résine SIS Kraton&commat; DU 61 NS, comme résine à base de styrène, commercialisé par SHELL Chimie, - b % de résine Regalite RI 100, comme agent tackifiant , commercialisé par HERCULES, - c % de résine Kristalex&commat; 3115, comme agent de renfort, commercialisé par HERCULES, - d % de plastifiant synthétique Durasym&commat;166, comme agent plastifiant, commercialisé par AMOCO, et - e % d'anti-oxydant Irganox &commat;1010, commercialisé par CIBA-GEIGY, Composition : a b c d e No Essai : Essai 60 34,8 52,3 5,0 7,2 0,7 Essai 61 26,4 60,7 5,2 7,0 0,7 Essai 62 31,5 54,4 6,4 7,0 0,7 Selon les essais, l'épaisseur de la couche P est de : 7,10, 15 ou 30 pu.

L'adhésif P a été caractérisé par sa force cohésive FCp. Selon l'invention, l'adhésif P a été également caractérisé par les modules G'et G"ou par Tan5= G"/G'.

- T, qui désigne la couche de thermoscellage (5), est un film de polyoléfine choisi, en nature et épaisseur, parmi : le PE (LDPE= Tl ou LLDPE= T2) de 15um, 20 um, 40 um

d'épaisseur, le LDPE biorienté ou BOLDPE (=T3) de 15 ou 30 um d'épaisseur, le PP orienté (monorienté) ou OPP (=T4) de 17 um d'épaisseur, le PP biorienté ou BOPP (T5), de 13, 15, 19 ou 25 um d'épaisseur.

Les films de thermoscellage T peuvent être aussi des films multicouches : * du type LLDPE/LDPE ou T2/T1, le signe / symbolisant la séparation entre couches coextrudées,

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* du type PP copolymère/PP homopolymère/PP copolymère soit orientés (=T4'), soit biorientés (=T5'), * et du type PP copolymère/PEBD/PP copolymère biorientés (=T5").

Selon l'invention, le film T a été caractérisé par son module My et son pourcentage de retrait R.

Après avoir approvisionné, ou fabriqué, chacun des trois matériaux formant les couches S, P et T du matériau d'operculage, on a utilisé l'une ou l'autre des deux techniques suivantes pour former les matériaux d'operculage selon l'invention : A-on a appliqué à la barre calibrée l'adhésif P sur un format de film S de 20 cm x 20 cm pour obtenir l'épaisseur souhaitée, l'adhésif étant éventuellement dilué par un solvant tel que le toluène, puis, après séchage éventuel pour éliminer le solvant de dilution, on applique au rouleau un format de film T de 20 cm x 20 cm.

Les films S et T peuvent être traités Corona pour augmenter l'énergie de surface audessus de 42 mN/m.

B-on a enduit sur ligne pilote l'adhésif P entre les films S et T en bobine, et éventuellement traités Corona pour augmenter l'énergie de surface au-dessus de 42 mN/m, la pression entre cylindres étant réglée pour obtenir une épaisseur d'adhésif P prédéterminée.

Une fois fabriqués, les matériaux d'operculage ont été thermoscellés sur un support en PP de 800 um d'épaisseur formant ledit bord B, sur machine de thermoscellage

Brugger, et operculeuse de type BHS, dans les conditions suivantes : - température de thermoscellage : 200oC, - pression de thermoscellage : 0,5 bar 0, 1 bar, soit 0, 05ma+ 0,01 MPa, sur l'operculeuse et 4,5 bars 1, 5 bar soit 0,45 MPa 0, 15 MPa, sur la thermoscelleuse.

- durée : 1 s, - largeur totale du cordon de thermoscellage sur pot de 60 mm de diamètre intérieur : 5 mm, - largeur de thermoscellage sur bande rectangulaire de 20 mm de long : 10 mm.

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On a ensuite déterminé : - la possibilité d'ouverture, c'est-à-dire la possibilité d'obtenir les deux ruptures, extérieure et intérieure, de la couche T qui permettent d'avoir un opercule refermable selon l'invention. En effet, si la première rupture, extérieure, est toujours obtenue lors de l'ouverture, compte tenu notamment du fait que la soudure est généralement parfaite , il n'en est pas de même de la seconde rupture, intérieure, de sorte que l'absence d'ouverture signifie en pratique un délaminage de la couche T, couche qui reste fixée à la soudure et qui continue donc d'obturer le pot operculé.

- la force de pelage-en N/10 mm-lors de la première ouverture et des ouvertures suivantes, - la qualité de l'ouverture : ouverture franche car fragile (F) ou ductile (D), la présence de filaments, Ce qui est obtenu avec les matériaux selon l'invention est une déchirure franche de la couche de thermoscellage T, c'est-à-dire sans délaminage entre la couche T et l'adhésif P, sans étirement significatif de la couche de thermoscellage T, et, de préférence, sans formation de filaments à la surface de la couche d'adhésif P.

- la force de pelage et sa variation au cours du temps en atmosphère humide.

II) Méthodes de caractérisation II-l Caractérisation de l'adhésif P : - mesure de la force cohésive FCp : cette force cohésive a été assimilée à une force de pelage, exprimée en N/lOmm, dans la mesure où, comme observé par la demanderesse, la rupture-si rupture il y a-a lieu au sein de la couche d'adhésif P lors du pelage de la structure S/P/T, et est pratiquement indépendante de l'épaisseur de la couche d'adhésif P dans une plage d'épaisseur allant de 5 à 15 film. Dès lors, la force de pelage est indépendante de la nature des couches S et T, et caractérise donc l'adhésif P lui-même.

Par contre, comme cette force cohésive FCp peut varier avec les conditions de pression et de température, les conditions de mesure de cette force sont les mêmes que celles de thermoscellage du matériau d'operculage S/P/T sur ledit bord B, conditions indiquées précédemment sous 1).

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Cette force de pelage a été mesurée sur machine de traction dans les conditions suivantes, le matériau d'operculage S/P/T étant placé dans le mors supérieur et le matériau support formant le bord B étant placé dans le mors inférieur : * vitesse de traction : 100 mm/min * pelage à 1800 * capteur de force 1000 N - mesure des modules G'et G" : l'adhésif P a été caractérisé par les modules G'et G", en MPa, ou par Tan8= G"/G', le comportement dynamique de chaque adhésif étant établi à 0,1 Hz à 25 C par DMA sur un équipement Rheolyst (R) AR1000N de TA Instruments. ici-2 Caractérisation de la couche de thermoscellage T.

- mesure du module My : il est déterminé sur machine de traction, à partir d'une éprouvette de film de thermoscellage T en forme d'haltère de 4 mm de largeur et de 30 mm de longueur, dans les conditions suivantes : * vitesse de traction : 100 mm/min * capteur de force 1000 N La valeur retenue est la moyenne arithmétique de 4 mesures sur 4 échantillons, mesurés dans les deux sens travers TD et long MD.

- mesure du pourcentage ou taux de retrait R : on découpe un carré de film de thermoscellage T de 1 dm2 de surface. On le porte à 110 C pendant 60 s, puis on mesure la surface finale SF en dm2. Le taux de retrait R en % est égal à 100. (1-SF).

- les valeurs expérimentales My, R et l'épaisseur E permettent d'évaluer, selon l'invention, la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, par la formule My.

E/R. Dans ce qui suit, la valeur calculée de FCT est égale à My. E/R. ici-3 Caractérisation de l'ouverture du matériau S/P/T thermoscellé sur un matériau support formant un bord B :

- le test d'ouverture sur machine de traction, dans les conditions indiquées précédemment, permet d'une part d'observer s'il y a ou non rupture de la couche de

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thermoscellage et mise au jour de la couche d'adhésif P, et de mesure la force de pelage correspondante. - l'examen visuel de l'opercule ouvert permet d'une part de voir si la rupture de la couche de thermoscellage T est franche ou s'il y a eu allongement significatif de cette couche, et d'autre part de voir si la plage d'adhésif P mise au jour comprend ou non des filaments.

Ces caractérisations sont effectuées lors de la première ouverture et lors d'ouvertures successives, jusqu'à typiquement 5 ouvertures. De même, elles ont été faites après maintien du matériau thermoscellé dans des conditions d'humidité, température et temps qui simulent celles d'un produit laitier frais pendant sa durée de vie entre le moment où il est fabriqué et celui où il est consommé.

III-Essais réalisés & résultats : On a distingué les essais portant sur le pelage des matériaux d'operculages des essais

relatifs aux adhésifs P eux-mêmes.

Ill-A Essais portant sur le choix du film de thermoscellage en fonction de l'adhésif No essai Adhésif P Couche de thermoscellage T FCT/FCp Ouverture Nature FCp Ep. Nature E My R FCT Oui-Non ** pm llm MPa % *** %/F-D* 1 P2 13 15 T4 17 1500 3 850 1 N 2 P2 13 15 T5 15 650 77 12,6 0,97 OfF 3 P2 13 15 T5 25 750 72 26 > 1 N 4 P2 13 15 T5 19 350 70 9,5 0,73 O/D 5 P2 13 15 T5 13 1500 40 48 1 N 6 P2 13 15 T3 15 300 40 11,25 0,86 OfF

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7 P2 13 15 T3 30 250 40 18, 7 > 1 N 8 P4 20 15 T3 30 250 40 18, 75 0, 94 OfF 9 P5 10 15 T1/T2 40 200 60 13,3 > 1 N
10 P5 10 15 idem 15 300 60 7,5 0,75 O/D 11 P5 10 15 idem 15 450 50 13,5 > 1 N 12 P5 12 30 idem 10 400 45 8,9 0,5 O/D * F caractérise une ouverture franche ou fragile par opposition à une ouverture ductile notée D dans laquelle le film de thermoscellage s'étire avant finalement de se rompre.

** enN/10mm.

*** en N/10 mm, et calculé par la formule Conclusions : sur 12 essais, seulement la moitié d'entre eux permettent une ouverture de l'opercule, à savoir ceux pour lesquels FCTcalc./FCp est inférieur à 1.

Sur les 6 essais pour lesquels FCTcalc./FCp est inférieur à 1, seuls trois d'entre eux répondent en outre aux exigences souhaitées pour une ouverture, à savoir une ouverture franche. Ce sont les essais No 2,6 et 8 pour lesquels FC-rcalc./FCp est compris entre 0,75 et 1.

Ces essais confirment donc bien la nécessité d'avoir la relation : 0, 75 < FC-rcalc./FCp < 1, avec FCTcalc. égal à My. E/R. D'autres essais ont été réalisés en faisant varier les couches T et P. Ils confirment les conclusions précédentes.

III-B Essais portant sur l'influence de l'épaisseur de l'adhésif : Les essais précédents No 1, 2,3, 5,6 et 7 ont été repris mais avec une épaisseur d'adhésif de 7 u. m au lieu de 15 um.

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De manière surprenante, les nouveaux essais 2 et 6 ont permis d'obtenir une ouverture fragile et franche, sensiblement analogue à celle obtenue avec 15 u. m d'adhésif P. Ainsi, l'invention permet d'obtenir des matériaux d'operculage avec une couche d'adhésif P de faible épaisseur.

Ill-C Essais portant sur le choix de l'adhésif P du type hot-melt Tous les essais réalisés en vue de comparer les adhésifs P ont été réalisés dans les mêmes conditions, celles de l'essai No 2 précédent avec 15 um d'adhésif P.

On a testé 5 adhésifs P du commerce (Plastoflex 8919=P2 et 8768=P1, Bostik A4185=P3, Sealock H1153=P4 et H1097=P5), et les trois adhésifs correspondants aux essais 60 à 62 vus précédemment. On a désigné les essais par la référence symbolique de l'adhésif (PI à P5 et essai 60 à 62).

Pour chaque essai, on a mesuré, outre G'G", la force de pelage FCp initiale, notée FCpl, et correspondant à une première ouverture, et la seconde force de pelage, notée FCp2, et correspondant à la réouverture ultérieure, le rapport des deux forces a également été indiqué.

La présence de filaments a été notée également par oui si des filaments sont présents, et par non dans le cas contraire.

Résultats obtenus :

No Essais G"G'FCpi FCp2 FCp2/FCp) Filaments
N/mm N/mm Oui/Non Pl 2,0. 105 9,0.104 7,3 2,9 0,40 Oui

P2 8, 9. 103 2, 5. 104 13, 3 7 0, 53 Non P3 1, 0. 104 4, 5. 104 9, 2 3, 8 0, 41 Non P4 2, 2. 104 2, 0. 104 20, 3 13 0, 64 Oui P5 2, 3. 104 2, 7. 104 10, 7 6, 3 0, 59 Oui Essai 60 1,8. 104 5,2. 104 7,0 3,4 0,49 Oui Essai 61 1, 9. 103 4, 8. 104 8,6 3,6 0,42 Non Essai 62 1, 9. 103 3,0. 104 11,3 4,5 0,40 Non

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Les deux meilleurs essais sont donc l'essai P2 (Plastoflex 8919) et l'essai 62 qui tous deux présentent simultanément une force de pelage FCp suffisamment élevée et une absence de filaments. Parmi ces deux adhésifs, le Plastoflex 8919 est préféré car il présente un rapport FCp2/FCpi supérieur à celui de l'essai 62.

IV-Conclusions Comme l'ont montré les travaux de la demanderesse rapportés précédemment, il est essentiel, pour avoir des opercules pelables et refermables de grande qualité, de respecter la relation mise en évidence par la demanderesse entre la force cohésive FCp de la couche adhésive P et celles du film de thermoscellage T (Module My, épaisseur E et taux de retrait R), à savoir FCp > My. E/R, de manière à choisir l'un en tenant compte de l'autre, et notamment à pouvoir adapter le film de thermoscellage T à un adhésif P donné, ou éventuellement à pouvoir mettre au point un adhésif P en fonction d'un film de thermoscellage T donné.

En ce qui concerne les adhésifs P, ces travaux ont montré la possibilité de formuler ou de sélectionner un adhésif P de qualité sur la base de tests physico-chimiques par mesure de leurs modules G'et G". Ils ont également montré la possibilité d'utiliser une couche d'adhésif P de faible épaisseur, typiquement comprise entre 5 et lOum, et typiquement de 71lu.

La sélection combinée d'un adhésif P et d'un film de thermoscellage T a permis d'obtenir à la fois une ouverture par rupture de la couche d'adhésif P sans filaments, et une force de pelage lors de la seconde ouverture relativement élevée.

Il importe de souligner combien l'approche développée par la demanderesse est de vaste portée puisqu'elle divulgue à l'homme du métier un enseignement général qui lui permet d'agir en vue d'obtenir un matériau d'operculage répondant aux exigences de qualité les plus grandes.

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LISTE DES REPERES Matériau d'operculage (3+4+5)..............

1 Récipient........................................

2 Bord à sertir B, 20 Substrat de 1 S, 3 Couche d'adhésif/Adhésif de 1.............. P, 4 Couche de thermoscellage de 1............... T, 5 Ligne de rupture a-b-c-d........................

6 Machine de thermoscellage.....................

7 Mors supérieur...............................

70 Mors inférieur................................

71 Plage de thermoscellage.................... 72

Claims (25)

1. REVENDICATIONS 1. Matériau d'operculage (1) en feuille mince, destiné à être thermoscellé sur un bord B (20) d'un récipient (2) comprenant, de l'extérieur vers l'intérieur, l'intérieur désignant la face de ladite feuille mince à thermosceller audit bord du récipient, une couche de matériau de structure formant un substrat S (3), typiquement sous forme de film, une couche d'un adhésif P sensible à la pression (4), une couche de thermoscellage T (5) choisie pour adhérer, typiquement à chaud, au matériau formant le bord B du récipient, dans lequel : a) la force adhésive FATB entre la couche de thermoscellage T et le bord B dudit récipient est supérieure à la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, b) la force adhésive FAsp entre la couche de matériau de structure S et la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCp de la couche d'adhésif P, c) la force cohésive FCp de la couche d'adhésif P est supérieure à la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, et dans lequel, d) la force cohésive FCT de la couche de thermoscellage T, évaluée par la formule My. E /R, est comprise entre FCp et 0,75. FCp, My étant le module d'Young de la couche T, E son épaisseur et R le pourcentage de retrait, de manière à avoir un matériau d'operculage thermoscellable, à ouverture facile par délaminage, et refermable en vue d'ouvertures successives.
2. 2. Matériau selon la revendication 1 dans lequel on choisit pour My la valeur la plus élevée possible, valeur comprise entre FCp. R/ E et 0,8. FCp. R/ E.
3. 3. Matériau selon la revendication 2 dans lequel la valeur de My est comprise entre FCp. RI E et 0,9. FCp. RI E
4. 4. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit matériau formant la couche de thermoscellage (5) est un film de polyoléfine biorienté ayant une valeur de R au moins égale à 40 %, ayant une épaisseur au plus égale à 40 um et ayant un module d'Young au moins égal à 300 MPa.

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5. 5. Matériau selon la revendication 4 dans lequel ledit matériau est un film biorienté, typiquement de PP, ayant une valeur de R au moins égale à 60%, une épaisseur inférieure à 30 um et un module d'Young compris entre 350 et 800 MPa.
6. 6. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel : 1) ledit adhésif présente un module visqueux G"au plus égal à 104 Pa à 25 C sous 0,1 Hz, de manière à ce que l'ouverture par délaminage soit typiquement exempte de filaments, 2) ledit adhésif présente un module élastique G'au plus égal à 3. 104 Pa à 25 C sous 0,1

   

   Hz, de manière à ce que la force cohésive FCp soit au moins égale à 10 N/10 mm.
7. 7. Matériau d'operculage selon la revendication 6 dans lequel la force cohésive FCp ! est au moins égale à 11 N/10 mm.
8. 8. Matériau d'operculage selon la revendication 7 dans lequel la force adhésive FCp, est au moins égale à 12 N/10 mm.
9. 9. Matériau d'operculage selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ledit adhésif P est une résine du type hot-melt, composition comprenant une résine à base de styrène.
10. 10. Matériau selon la revendication 9 dans lequel la résine du type hot-melt comprend au moins 30% en poids d'une résine styrène-isoprène-styrène ou SIS en abrégé, ou styrène-butadiène-styrène ou SBS en abrégé.
11. 11. Matériau selon une quelconque des revendications 9 à 10 dans lequel la résine du type hot-melt comprend au moins 50 % en poids d'un agent augmentant la force cohésive, dit agent tackifiant .

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12. 12. Matériau selon une quelconque des revendications 9 à Il dans lequel la résine du type hot-melt comprend au moins 6 % en poids d'agent de renfort.
13. 13. Matériau selon une quelconque des revendications 9 à 12 dans lequel la résine du type hot-melt comprend au plus 7 % en poids d'agent plastifiant.
14. 14. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel l'épaisseur de la couche d'adhésif P (4) est comprise entre 5 et 20 um.
15. 15. Matériau selon la revendication 14 dans lequel l'épaisseur de la couche d'adhésif P (4) est comprise entre 6 et 12 um.
16. 16. Matériau selon la revendication 15 dans lequel l'épaisseur de la couche d'adhésif P (4) est comprise entre 7 et 10 um.
17. 17. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel le matériau de structure formant un substrat S (3) est un matériau en bande ou en format choisi parmi des matériaux monocouche à base de PET, PP, PE, PS, feuille d'aluminium, papier, imprimé ou non, ou des matériaux multicouche comprenant au moins deux couches, identiques ou distinctes, des matériaux précédents, typiquement réunies par une couche adhésive, et d'épaisseur comprise entre 15 et 150 u. m.
18. 18. Matériau selon la revendication 18 dans lequel la surface intérieure et/ou extérieure du matériau de structure (3) est traitée pour augmenter l'adhérence de toute couche en contact avec ledit matériau de structure.
19. 19. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 18 dans lequel la couche de thermoscellage (5) est choisie, notamment en fonction du matériau formant le bord, parmi : a) les copolymères d'éthylène, typiquement EVA, EMA, EAA,

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    b) les copolymères d'acétochlorure de vinyle, les copolymères d'acétate de vinyle, les copolymères acryliques, les copolymères d'oléfine, PE ou PP, et d'acide acrylique c) les copolymères d'acétate et de chlorure de vinyle, les copolymères à base de styrène tels le SBS ou SIS, d) les polymères ou copolymère d'oléfines, de PP, de PP greffé, e) les PET, les résines ionomères.
20. 20. Matériau selon la revendication 19 dans lequel la couche de thermoscellage (5) comprend de 5 à 20% en poids d'une charge minérale, de manière à diminuer le module My de ladite couche de thermoscellage (5), et par là-même sa force cohésive FCT évaluée par la formule My. E/R.
21. 21. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 20 dans lequel le matériau formant le bord B du récipient est le même que le matériau formant la couche de thermoscellage.
22. 22. Matériau selon la revendication 21 dans lequel le matériau constituant soit ledit récipient soit la surface intérieure du récipient, est choisi parmi le PE, le PVC, le PS, le PP, le PET.
23. 23. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 22 dans lequel la face externe dudit matériau de structure comprend une impression, typiquement repérée.
24. 24. Matériau selon la revendication 23 dans lequel la couche d'adhésif P sensible à la pression (4), et/ou la couche de thermoscellage T (5) est/sont repérée (s) par rapport à ladite impression, la couche d'adhésif (4) étant de préférence recouverte par la couche de thermoscellage (5).
25. 25. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 24 sous forme d'opercules prédécoupés ou de bande d'operculage à découper munie d'un repère de découpage.