FR3136236A1 - Composition de revetement antiadhesif non-toxique biodegradable et recyclable - Google Patents
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- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
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Abstract
COMPOSITION DE REVETEMENT ANTIADHESIF NON-TOXIQUE BIODEGRADABLE ET RECYCLABLE La présente invention concerne une composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat, comprenant : une composition de cellulose microcristalline, au moins un silane, au moins un catalyseur acide, une phase de dispersion liquide, et optionnellement au moins un agent de charge inorganique. L’invention concerne également l’utilisation de cette composition pour le revêtement antiadhésif de manière réversible d’un substrat telle qu’une surface de papier ou une surface métallique. Enfin, l’invention concerne un article dont au moins une surface est revêtue avec une composition de revêtement selon l’invention.
Description
La présente invention se rapporte au domaine technique général des revêtements de type sol-gel ayant des propriétés antiadhésives. Plus précisément, la présente invention se situe dans le domaine de revêtements écologiques, non-toxiques et durables à l’usage présentant des propriétés antiadhésives vis-à-vis des compositions adhésives sensibles à la pression.
Les revêtements antiadhésifs sont des composants importants des surfaces antiadhésives qui sont en contact avec une couche adhésive de manière réversible. Des exemples de telles surfaces sont présents à la surface non-adhésive (extérieure) des rubans adhésifs, des supports pour des timbres ou des étiquettes et des accessoires jetables à visée alimentaire comme par exemple les moules en papier pour gâteaux.
Ainsi, dans le domaine des adhésifs sensibles à la pression, il est souvent désirable de préparer un produit portant un adhésif, par exemple une étiquette ou un ruban, et de conserver le produit quelque temps avant l'utilisation. Lors de la conservation, il est avantageux de coller le produit portant l'adhésif sur une surface intermédiaire à partir de laquelle il faut le retirer avant l'utilisation. Par exemple, on enroule le ruban en bobine, de sorte que la surface adhésive d'une spire du ruban soit collée à la surface non adhésive de la spire précédente. Pour dérouler le ruban et l'utiliser, il faut que la spire supérieure de ruban, avec son adhésif, se détache préférentiellement de la spire précédente. Dans un autre exemple, les étiquettes portant un adhésif sont fréquemment munies sur la surface antiadhésive d'un papier protecteur qui doit être facile à retirer de l'adhésif avant que l'étiquette ne serve à l'usage prévu.
Ce papier protecteur ou doublure antiadhésive présente de manière générale un film plastique ou du papier glassine (papier cristal). Typiquement, la doublure antiadhésive est recouverte sur une ou les deux faces d'une très fine couche de silicone ou de polymères fluorocarbonés, agissant comme un support pour protéger la surface adhésive du ruban lorsque ce dernier est embobiné ou pour protéger une étiquette ou un timbre lorsqu’il est réversiblement collé contre son support. Lorsqu’une force est exercée, la surface antiadhésive de la doublure permet de décoller le ruban embobiné, l’étiquette ou le timbre de son support de ladite doublure, sans qu’il perde ses capacités adhésives.
Pour conférer au papier des propriétés antiadhésives, les revêtements actuels sont basés sur plusieurs types de polymères qui sont utilisés comme revêtements antiadhésifs, comme par exemple les réseaux de silicone, les copolymères contenant de la silicone, les polymères à longues chaînes latérales alkyle ou fluoroalkyle, les fluoropolymères et les polyoléfines. Ces polymères ont des énergies de surface inférieures aux énergies de surface des compositions adhésives sensibles à la pression adhésives (PSA) couramment utilisées, ceci constituant une caractéristique importante des matériaux PSA.
L’utilisation de compositions sol-gel antiadhésives pour former des surfaces de revêtement en une ou plusieurs couches est connue dans l’état de la technique. Cependant ces compositions de revêtement présentent des défauts de durabilité et de leurs performances concernant leurs propriétés antiadhésives.
Pour remédier à ces défauts, des compositions comprenant en outre un agent lubrifiant de type huile de silicone ont été proposées afin d’améliorer leurs propriétés antiadhésives. Cependant, ces huiles siliconées présentent une résistance thermique limitée, et il est toujours observé la baisse des propriétés antiadhésives du revêtement à l’usage.
Par ailleurs, les compositions siliconées selon l'art antérieur mentionnées ci-dessus sont employées dans le domaine des revêtements antiadhésifs, sous forme de bains d'émulsion (ou bains d'enduction) qui servent à enduire les supports de films, qui sont ensuite réticulés sous activation thermique et/ou sous rayonnement (UV, faisceau d'électrons), pour former le revêtement hydrofuge et antiadhérent, ce qui contraint la facilité de la mise en œuvre du revêtement de la surface.
Il est également connu d’ajouter des silanes fluorés ou des polymères de synthèse complexes dans les revêtements de type sol-gel pour améliorer leurs performances antiadhésives. Cependant l’utilisation de composés fluorés peut être néfaste pour la santé humaine ainsi que pour l’environnement car la présence de silanes fluorés et des polymères de synthèse de poids moléculaire élevé empêche la biodégradation et le recyclage des matières revêtues avec des compositions comprenant des silanes fluorés ou des polymères de synthèse complexes.
Ces solutions ne sont cependant pas durables car elles impliquent l’utilisation de composés chimiques qui limitent la recyclabilité et/ou la biodégradabilité du revêtement antiadhésif PSA.
Il subsiste donc un besoin de fournir une composition de revêtement antiadhésif vis-à-vis des adhésifs PSA, notamment un revêtement antiadhésif pour des surfaces, telles que par exemple les surfaces des accessoires à visée alimentaire, permettant de palier les inconvénients susmentionnés.
L’utilisation d’une composition telle que décrite ci-après permet un revêtement simple qui est apte à fournir des articles revêtus avec une couche antiadhésive qui ne sont pas nocifs pour la santé humaine ou l’environnement. Avantageusement, le revêtement présente des propriétés réversibles antiadhésives aux forces couramment appliquées par les utilisateurs, typiquement de l’ordre de 1 à 500 g/cm, par exemple pour décoller un timbre de son support, ou pour ouvrir un récipient alimentaire à usage unique. De manière encore plus avantageuse, la réversibilité du caractère antiadhésif de la composition ou perdure dans le temps indépendamment de la température ou l’humidité. De plus, la composition selon l’invention ne diffuse pas dans le support sur lequel elle est appliquée, ni dans la couche adhésive avec laquelle elle est en contact.
Dans un premier aspect, l’invention concerne une composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat, ladite composition comprenant :
- une composition de cellulose microcristalline,
- au moins un silane,
- au moins un catalyseur acide,
- une phase de dispersion liquide, et
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique.
- une composition de cellulose microcristalline,
- au moins un silane,
- au moins un catalyseur acide,
- une phase de dispersion liquide, et
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique.
Le au moins un silane peut être choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane, le triméthoxysilane, le triéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane est le méthyltriethoxysilane.
Lorsque la composition comprend au moins un agent de charge inorganique, il peut être choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, l’oxyde d'aluminium, les phyllosilicates, les inosilicates, les tectosilicates, le talc, le sulfate de zinc, l’oxyde de magnésium, les flocons de zinc, le kaolin, l’albarine, le dolomite, l’oxyde de cérium, l’aluminate de sodium, le sulfate de calcium, le sulfate de baryum , le stéarate de zinc et des mélanges de ceux-ci, de préférence le au moins un agent de charge inorganique est choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique est le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé.
Selon certaines modes de réalisation, le au moins un catalyseur acide est choisi parmi les acides monoprotiques de préférence sélectionnés parmi l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique et l'acide acétique, et les acides polyprotiques de préférence sélectionnés parmi l'acide carbonique, l'acide sulfurique et l'acide citrique, et leurs mélanges ; de manière encore plus préférentielle le catalyseur est l'acide chlorhydrique.
Selon certains modes de réalisation, la composition de cellulose microcristalline présente des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis.
Selon certains modes de réalisation, la phase de dispersion est une phase aqueuse ou une phase hydroalcoolique, de préférence la phase de dispersion étant 100% d’eau.
Dans un mode de réalisation, la composition selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % en poids par rapport au poids total de la composition ;
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 0.1 % à 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale.
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % en poids par rapport au poids total de la composition ;
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 0.1 % à 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale.
Dans un deuxième aspect, l’invention concerne l’utilisation d’une composition selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention, pour le revêtement d’un substrat, de préférence le revêtement étant un revêtement antiadhésif et/ou un revêtement contre la diffusion de matières grasses.
L’invention concerne également un article composite comprenant un corps d’un substrat, ledit corps dudit substrat étant au moins partiellement revêtu d’une composition de revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des modes de réalisation de l’invention ; ladite composition de revêtement antiadhésif pouvant adhérer de manière réversible avec une surface adhésive telle que par exemple une couche comprenant des acrylates et/ou des polyacrylates.
Dans certains modes de réalisation, le corps du substrat comprend au moins 70% de cellulose en poids, par rapport au poids total du substrat, ou le corps de substrat est en métal ou en plastique, ledit article étant choisi parmi un article d’alimentation, un article d’alimentation jetable, un papier de protection alimentaire, un récipient en carton pour utilisation alimentaire, des couverts jetables, des rubans adhésifs, un support pour des timbres ou des étiquettes, un moule pour cuisson alimentaire, notamment un moule pour gâteaux ou un moule métallique pour moulage par injection.
Dans un premier aspect, l’invention concerne une composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat, ladite composition comprenant : une composition de cellulose microcristalline, au moins un silane, au moins un catalyseur acide, et une phase de dispersion liquide.
Par revêtement antiadhésif il est entendu un revêtement apte à adhérer avec une couche adhésive de manière réversible. Par adhésion réversible, il est entendu l’adhésion d’une couche adhésive, notamment une couche adhésive sensible à la pression, sur le revêtement antiadhésif qui est réversible lors de l’application d’une force de séparation (ou de pelage) dépassant un seuil supérieur ou égal à 1 g/cm, supérieur ou égal à 5 g/cm, de préférence supérieur ou égal à 10 g/cm, de manière encore plus préférentielle supérieur ou égal à 12 ou 15 g/cm, la couche adhésive maintenant ses propriétés adhésives suite à sa séparation du revêtement antiadhésif.
La composition selon l’invention comprend au moins un silane de préférence dans une quantité allant de 50% à 80%, de 60% à 80%, de manière encore plus préférentielle de 60% à 70%, en poids par rapport au poids total de la composition.
Dans un mode de réalisation, le au moins un silane est choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane, le triméthoxysilane, le triéthoxysilane et un mélange de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation, le au moins un silane est choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane, et un mélange de ceux-ci, de préférence, le au moins un silane est le méthyltriethoxysilane.
Dans certains modes de réalisation, la composition comprend en outre au moins un agent de charge inorganique.
Lorsque la composition selon l’invention comprend au moins un agent de charge inorganique il peut être dans une quantité allant de 0.05 % à 20%, de préférence de 0.1% à 10%, de manière encore plus préférentielle de 1% à 5%, en poids par rapport au poids total de la composition.
L’ agent de charge inorganique peut être choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, l’oxyde d'aluminium, les phyllosilicates, les inosilicates, les tectosilicates, le talc, le sulfate de zinc, l’oxyde de magnésium, les flocons de zinc, le kaolin, l’albarine, le dolomite, l’oxyde de cérium, l’aluminate de sodium, le sulfate de calcium, le sulfate de baryum , le stéarate de zinc et des mélanges de ceux-ci, de préférence le au moins un agent de charge inorganique est choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation préféré, l’agent de charge inorganique est le dioxyde de silicium, de préférence sous forme micronisée. Le dioxyde de silicium micronisé comprend typiquement des particules de dioxyde de silicium présentant un diamètre moyen de 2 à 5 µm, typiquement de 2 à 3 µm, caractérisé par la méthode de tamis.
Le au moins un catalyseur acide est présent dans une quantité suffisante pour permettre la polymérisation ou la vitrification de l’au moins un silane, lorsque la composition est appliquée sur un substrat. Typiquement, la composition selon l’invention comprend au moins un catalyseur acide dans une quantité allant de de 0.01% à 5%, de préférence de 0.05% à 5%, de manière encore plus préférentielle de 0.2% à 1%, en poids par rapport au poids total de la composition.
Le au moins un catalyseur acide peut être choisi parmi les acides monoprotiques les acides polyprotiques et leurs mélanges. De préférence les acides monoprotiques sont sélectionnés parmi l'acide carbonique, l'acide sulfurique et l'acide citrique et leurs mélanges. Dans un mode de réalisation les acides polyprotiques sont sélectionnés parmi l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique et l'acide acétique. Dans un mode de réalisation préféré, le catalyseur acide est l'acide chlorhydrique.
La composition selon l’invention comprend une composition de cellulose microcristalline de préférence dans une quantité allant de 0.1% à 15%, de préférence de 1% à 15% ou de 0.5% à 10%, de manière encore plus préférentielle de 1% à 5%, en poids par rapport au poids total de la composition.
La cellulose microcristalline (MCC) est un polymère naturel composé d'unités de glucose reliées par une liaison glycosidique 1-4 bêta. Typiquement, la composition de cellulose microcristalline présente des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis. Dans un mode de réalisation, la composition de cellulose microcristalline présente des cristaux de diamètre moyenne allant de 5 à 200 µm, de préférence de 30 à 200 µm, de manière encore plus préférentielle de 60 à 150 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis. Dans un mode de réalisation, la composition de cellulose microcristalline présente des cristaux de diamètre moyenne allant de 60 à 100 µm,
Les constituants susmentionnés peuvent être dispersés dans toute phase de dispersion connue dans l’art. Dans un mode de réalisation, la phase de dispersion est une phase aqueuse ou une phase hydroalcoolique. Dans un mode de réalisation la phase hydroalcoolique est constituée d’eau et au moins un alcool à chaîne courte dans une quantité d’au moins 5%, au moins, 10%, au moins, 20% ou au moins 30% en poids par rapport au poids total de la phase hydroalcoolique, l’au moins un alcool à chaîne courte pouvant être choisi parmi l’éthanol, le méthanol, l’isopropanol, le butanol et un mélange de ceux-ci.
La phase de dispersion est typiquement dans une quantité suffisante pour disperser les ingrédients de la composition. Selon une variante, la phase de dispersion est en quantité suffisante (QSP) pour atteindre le 100% de la composition totale. Typiquement, elle est dans une quantité allant de 15% à 40% en poids par rapport au poids total de la composition. Selon une variante, les ingrédients de la composition, tels que la cellulose microcristalline et/ou l’agent de charge inorganique sont sous forme de suspension dans leur phase de dispersion, auquel cas la phase de dispersion des ingrédients constitue la phase de dispersion de la composition selon l’invention.
Dans un mode de réalisation préféré, la phase de dispersion est 100% d’eau.
Selon certains modes de réalisation, la composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière encore plus préférentielle de 1% à 5%, ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80%, de manière plus préférentielle de 60% à 70%;
- au moins un catalyseur acide, tel que décrit ci-dessous, dans une quantité suffisante pour la polymérisation de l’au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % de manière plus préférentielle de 0.2% à 1% ; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale, typiquement dans une quantité allant de 15% à 40% ; et
- optionnellement les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la composition.
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière encore plus préférentielle de 1% à 5%, ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80%, de manière plus préférentielle de 60% à 70%;
- au moins un catalyseur acide, tel que décrit ci-dessous, dans une quantité suffisante pour la polymérisation de l’au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % de manière plus préférentielle de 0.2% à 1% ; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale, typiquement dans une quantité allant de 15% à 40% ; et
- optionnellement les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la composition.
Dans un mode de réalisation, la composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière plus préférentielle de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, de préférence de 60 µm à 150 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière plus préférentielle le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 0.1 % à 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale.
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière plus préférentielle de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, de préférence de 60 µm à 150 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière plus préférentielle le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 0.1 % à 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale.
Dans un mode de réalisation, la composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière plus préférentielle de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, de préférence de 60 µm à 150µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition , de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide de préférence dans une quantité allant de 20% à 40% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle la phase de dispersion étant 100% d’eau.
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15%, de manière plus préférentielle de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, de préférence de 60 µm à 150µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition , de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide de préférence dans une quantité allant de 20% à 40% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle la phase de dispersion étant 100% d’eau.
Dans un mode de réalisation, la composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 60 à 150 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition ;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le carbonate de calcium, le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et un mélange de ceux-ci, plus préférentiellement le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale, de préférence la phase de dispersion étant 100% d’eau.
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 60 à 150 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition ;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le carbonate de calcium, le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et un mélange de ceux-ci, plus préférentiellement le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale, de préférence la phase de dispersion étant 100% d’eau.
Dans un mode de réalisation, la composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’invention comprend :
- une composition de cellulose microcristalline, dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyen allant 60 µm à 150µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition , de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le carbonate de calcium, le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et un mélange de ceux-ci, plus préférentiellement le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide de préférence dans une quantité allant de 15% à 40% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle la phase de dispersion étant 100% d’eau.
- une composition de cellulose microcristalline, dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyen allant 60 µm à 150µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 60% à 70% en poids par rapport au poids total de la composition, le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence le au moins un silane étant le méthyltriethoxysilane ;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.2% à 1.0 % en poids par rapport au poids total de la composition , de manière plus préférentielle le catalyseur acide étant l’acide chlorhydrique;
- au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 1% à 5% en poids par rapport au poids total de la composition , le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le carbonate de calcium, le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et un mélange de ceux-ci, plus préférentiellement le au moins un agent de charge inorganique étant le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé, et
- une phase de dispersion liquide de préférence dans une quantité allant de 15% à 40% en poids par rapport au poids total de la composition , de manière encore plus préférentielle la phase de dispersion étant 100% d’eau.
Dans un deuxième aspect, l’invention concerne l’utilisation d’une composition selon l’un quelconque des modes de réalisation susmentionnés, le revêtement d’un substrat, de préférence le revêtement étant un revêtement antiadhésif et/ou un revêtement contre la diffusion de matières grasses. Alternativement, l’invention concerne un procédé de revêtement antiadhésif et/ou un revêtement contre la diffusion de matières grasses, la méthode comprenant la mise en contact d’un substrat avec la composition selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus.
Selon une première variante, l’utilisation ou le procédé de revêtement selon l’invention concerne le revêtement antiadhésif, notamment un revêtement antiadhésif apte à adhérer avec une couche adhésive de manière réversible tel que défini ci-dessus. Selon une deuxième variante, l’utilisation ou le procédé de revêtement selon l’invention concerne le revêtement contre la diffusion de matières grasses, notamment dans le revêtement des substrats cellulosiques des articles à visée alimentaire.
Dans certains modes de réalisation, le substrat est un substrat cellulosique, un substrat métallique, ou un substrat plastique, de préférence le substrat étant un substrat cellulosique tel que par exemple un substrat de papier, un substrat de bois, un substrat de carton. Par substrat cellulosique il est entendu un substrat comprenant au moins 70% de cellulose en poids, par rapport au poids total du substrat. Dans un mode de réalisation, le substrat est un substrat cellulosique ou un substrat plastique.
Dans certains modes de réalisation, le procédé de revêtement d’un substrat, comprend les étapes de :
a) fournir un substrat,
b) fournir une composition de revêtement selon l’invention, puis
c) appliquer la composition de revêtement sur au moins une partie, de préférence au moins une surface du substrat pour obtenir un article composite préliminaire, puis
d) sécher l'article composite préliminaire à une température allant de 30°C à 280°C pour obtenir un substrat revêtu.
a) fournir un substrat,
b) fournir une composition de revêtement selon l’invention, puis
c) appliquer la composition de revêtement sur au moins une partie, de préférence au moins une surface du substrat pour obtenir un article composite préliminaire, puis
d) sécher l'article composite préliminaire à une température allant de 30°C à 280°C pour obtenir un substrat revêtu.
Dans un troisième aspect, l’invention concerne un article composite comprenant un corps d’un substrat, ledit corps dudit substrat étant au moins partiellement revêtu d’une composition de revêtement antiadhésif selon l’invention. Avantageusement, la composition de revêtement antiadhésif selon l’invention est apte à adhérer de manière réversible avec une surface adhésive, notamment une surface de couche adhésive sensible à la pression, telle qu’une couche comprenant des acrylates et/ou des polyacrylates comme les couches adhésives présentes dans Loctite® 592, Technomelt® PS, Extra Strong Premium Carpet Tape NIU 4202® commercialisée par Scotch.
Dans certains modes de réalisation, l’article composite comporte un corps de substrat cellulosique, tel que défini ci-dessus, plastique, ou métallique. Selon un mode de réalisation, l’article est choisi parmi un article d’alimentation, notamment un article d’alimentation jetable, un papier de protection alimentaire, un récipient en carton pour utilisation alimentaire, des couverts jetables, des rubans adhésifs, un support pour des timbres ou des étiquettes, un moule pour cuisson alimentaire, notamment un moule pour gâteaux ou un moule métallique pour moulage par injection.
La présente invention se comprendra mieux à la lecture des exemples suivants qui illustrent non-limitativement l’invention.
Les compositions A à G selon l’invention sont préparées en mélangeant les constituants selon le tableau 1.
| A | B | C | D | E | F | G | |
|
MCC
( d ) |
3 g (80 µm) |
3 g (80 µm) |
3 g (60 µm) |
3 g (80 µm) |
3 g (80 µm) |
3 g (20 µm) |
3 g (140 µm) |
| TEOS | - | 65 g | - | - | - | - | - |
| MTMS | - | - | - | - | 65 g | - | - |
| MTES | 65 g | - | 65 g | 65 g | - | 65 | 65 |
| Agent de charge | 2.25 g SiO2micronisé |
- | 2.25 g SiO2micronisé |
2.25 g CaCO3 |
2.25 g SiO2micronisé |
2.25 g SiO2micronisé |
2.25 g SiO2micronisé |
| HCl | 0.6 g | ||||||
| Eau | QSP 100 g |
Tableau 1 : Compositions A-G pour le revêtement antiadhésif selon l’exemple 1. MCC : cellulose microcristalline ; (d) : diamètre moyen des cristaux de MCC ; TEOS :tétraéthoxysilane ; MTMS : méthyltriméthoxysilane ; MTES : méthyltriethoxysilane
Les ingrédients selon les compositions A-G ont été mélangés pour 2 à 24 heures (idéalement entre 6 et 18). La viscosité des compositions A-G après le mélange étant inférieure à 100 cps à 25°C.
Les compositions de revêtement ainsi obtenues (compositions « sol ») sont par la suite appliquées sur un substrat de papier pour former une couche antiadhésive.
La couche antiadhésive a été appliquée en une seule couche avec une coucheuse à barre sur format A4 en quantité comprise entre 1ml et 4ml de revêtement pour feuille A4 (55 g/m²) de papier Prego® fabriqué par UPM.
En suite le papier ainsi revêtu a été séché au four à 150 °C pour 30 min.
Matériel
s
et méthode
s
Afin de mesurer quantitativement les propriétés antiadhésives des compositions selon l’exemple 1, nous avons utilisé une machine Seiko Instruments Dynamic Mechanical Analyzer.
Des échantillons de 5 mm × 30 mm rectangulaires de papier revêtu avec chacune des compositions A-G selon l’exemple 1 de ont été préparés et testés en mode tension avec l’analyseur Seiko® DMS110 dynamic mechanical analyzer console, selon les conditions détaillées ci-après.
Les échantillons ont été :
- refroidis à -30 °C et laissés à l'équilibre à cette température pendant 15 minutes (condition 1), puis
- chauffés à la vitesse de 2 °C/min jusqu'à 200 °C (condition 2), puis
- refroidis à la température ambiante (condition 3).
La condition 4 consistait à maintenir les échantillons pendant 24h à 38°C et 90% humidité relative.
La procédure a été répétée quatre fois au total pour chaque échantillon.
Résultats
Les résultats sont présentés dans le tableau 2.
| Echantillons revêtus avec les compositions A-G | ||||
| Condition 1 | Condition 2 | Condition 3 | Condition 4 | |
| Adhérence par pelage (g/cm) | <10g | <12 | <12 | <10 |
Les échantillons revêtus avec les compositions A-G selon l’invention ont maintenu la réversibilité du caractère antiadhésif de indépendamment de la température ou l’humidité selon les conditions 1-4.
En plus, les propriétés antiadhésives des revêtements avec les compositions A-G ont été confirmées de manière empirique en collant de manière réversible des adhésifs commerciaux tels que des étiquettes adhésives de marque Avery® ou 3M®, des rubans bi-adhésif pour moquette, et d’autres autocollants à base acrylique, ou polyacrylate sur des échantillons revêtus avec les compositions A-G.
Claims (10)
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat, ladite composition comprenant :
- une composition de cellulose microcristalline,
- au moins un silane,
- au moins un catalyseur acide,
- une phase de dispersion liquide, et
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique. - Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon la revendication 1, dans laquelle le au moins un silane est choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane, le triméthoxysilane, le triéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane est le méthyltriethoxysilane.
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le au moins un agent de charge inorganique est choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, l’oxyde d'aluminium, les phyllosilicates, les inosilicates, les tectosilicates, le talc, le sulfate de zinc, l’oxyde de magnésium, les flocons de zinc, le kaolin, l’albarine, le dolomite, l’oxyde de cérium, l’aluminate de sodium, le sulfate de calcium, le sulfate de baryum , le stéarate de zinc et des mélanges de ceux-ci, de préférence le au moins un agent de charge inorganique est choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique est le dioxyde de silicium, notamment le dioxyde de silicium micronisé.
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le au moins un catalyseur acide est choisi parmi les acides monoprotiques de préférence sélectionnés parmi l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique et l'acide acétique, et les acides polyprotiques de préférence sélectionnés parmi l'acide carbonique, l'acide sulfurique et l'acide citrique, et leurs mélanges ; de manière encore plus préférentielle le catalyseur est l'acide chlorhydrique.
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la composition de cellulose microcristalline présente des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis.
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la phase de dispersion est une phase aqueuse ou une phase hydroalcoolique, de préférence la phase de dispersion étant 100% d’eau.
- Composition pour le revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, ladite composition comprenant :
- une composition de cellulose microcristalline, de préférence dans une quantité allant de 1% à 15% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle la composition de cellulose microcristalline présentant des cristaux de diamètre moyenne allant de 30 à 200 µm, le diamètre moyen étant déterminé par la méthode de tamis ;
- au moins un silane, de préférence dans une quantité allant de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un silane étant choisi parmi le méthyltriethoxysilane, le méthyltrimethoxysilane, le tétraéthoxysilane et un mélange de ceux-ci;
- au moins un catalyseur acide, de préférence dans une quantité allant de 0.05 % à 5.0 % en poids par rapport au poids total de la composition ;
- optionnellement au moins un agent de charge inorganique, de préférence dans une quantité allant de 0.1 % à 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de manière encore plus préférentielle le au moins un agent de charge inorganique étant choisi parmi le dioxyde de silicium, le carbonate de calcium et un mélange de ceux-ci; et
- une phase de dispersion liquide en quantité suffisante pour atteindre le 100% de la composition totale. - Utilisation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 pour le revêtement d’un substrat, de préférence le revêtement étant un revêtement antiadhésif et/ou un revêtement contre la diffusion de matières grasses.
- Article composite comprenant un corps d’un substrat, ledit corps dudit substrat étant au moins partiellement revêtu d’une composition de revêtement antiadhésif d’un substrat selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 ; ladite composition de revêtement antiadhésif pouvant adhérer de manière réversible avec une surface adhésive telle que par exemple une couche comprenant des acrylates et/ou des polyacrylates.
- Article composite selon la revendication 9, dans lequel le corps du substrat comprend au moins 70% de cellulose en poids, par rapport au poids total du substrat, ou le corps de substrat est en métal ou en plastique, ledit article étant choisi parmi un article d’alimentation, un article d’alimentation jetable, un papier de protection alimentaire, un récipient en carton pour utilisation alimentaire, des couverts jetables, des rubans adhésifs, un support pour des timbres ou des étiquettes, un moule pour cuisson alimentaire, notamment un moule pour gâteaux ou un moule métallique pour moulage par injection.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| FR2205296A FR3136236A1 (fr) | 2022-06-01 | 2022-06-01 | Composition de revetement antiadhesif non-toxique biodegradable et recyclable |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2205296A FR3136236A1 (fr) | 2022-06-01 | 2022-06-01 | Composition de revetement antiadhesif non-toxique biodegradable et recyclable |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3136236A1 true FR3136236A1 (fr) | 2023-12-08 |
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|---|---|---|---|
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20190112502A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Evonik Degussa Gmbh | Curable Composition For Coatings Having An Anti-Adhesive Property |
| US11135567B1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-10-05 | The Florida International University Board Of Trustees | Microcrystalline cellulose particle supported sol-gel sorbents and methods of manufacturing the same |
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| GB202104385D0 (en) * | 2020-11-27 | 2021-05-12 | Milliery Manuel | A sol-gel coating to give coated substrates barrier properties and method of applications thereof |
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2022
- 2022-06-01 FR FR2205296A patent/FR3136236A1/fr active Pending
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2023
- 2023-06-01 WO PCT/EP2023/064759 patent/WO2023232982A1/fr unknown
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NEVES ROBERTA MOTTA ET AL: "The influence of silane surface modification on microcrystalline cellulose characteristics", CARBOHYDRATE POLYMERS, APPLIED SCIENCE PUBLISHERS , LTD BARKING, GB, vol. 230, 11 November 2019 (2019-11-11), XP085972420, ISSN: 0144-8617, [retrieved on 20191111], DOI: 10.1016/J.CARBPOL.2019.115595 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023232982A1 (fr) | 2023-12-07 |
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