WO2022053581A1 - Film multicouche étiré présentant une haute résistance à la température et son procédé de préparation - Google Patents

Film multicouche étiré présentant une haute résistance à la température et son procédé de préparation Download PDF

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WO2022053581A1
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multilayer film
evoh
packaging
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Jean-Matthieu Brouillat
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Leygatech
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Definitions

  • the present invention belongs to the field of products for packaging and more particularly to that of films intended to form packaging.
  • the present invention relates to a stretch-oriented multilayer film and its preparation process.
  • the packaging field uses many types of flexible films to produce different types of packaging. They can in particular be associated with rigid supports (trays, pots) or constitute all or part of the entire packaging.
  • the films used can be monolayer, that is to say made up over their entire thickness by a single component or a single mixture of components.
  • PE polyethylene films
  • the films for packaging can be multilayered, that is to say that their thickness comprises several layers each consisting of a single component or a single component mixture. Mention may thus be made of polyamide (PA)/polyethylene (PE) or PA/polypropylene (PP) films. Each of the layers has different physico-chemical properties which will overlap and/or act in synergy to give the packaging the ideal characteristics for its use.
  • PA polyamide
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the monolayer or multilayer film can be stretched to modify and improve its physical characteristics.
  • the flexible film stretching process is a recognized process and subject to many developments.
  • mono-axial stretching the film comes into contact with a certain number of heating rolls, then is stretched between two more or less close stretching rolls and is finally relaxed and cooled.
  • This process is widely used in the implementation of polyolefins because after stretching, a polyethylene film sees its rigidity, transparency and its barrier properties improved.
  • This process has also been carried out on multilayer films comprising layers forming a gas barrier made of ethylene polyvinyl alcohol (EVOH), polyamide or others.
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • patent US007794848B2 shows that after stretching a multilayer film sees its barrier and mechanical properties greatly improved and this after a minimum stretching of 5 times in the machine direction.
  • the stretched multilayer films can be used in association with other films with which they are associated by methods well known to those skilled in the art, such as hot calendering or rolling. This association can be made after the surface of the stretched multilayer film has served as the printing surface.
  • the present invention proposes to provide a new stretched multilayer film having a high resistance to temperature both in terms of shrinkage and melting, while being recyclable and easy to laminate.
  • the film according to the invention has a good barrier to O 2 and to water vapour.
  • the multilayer film according to the invention can be used at high temperature and thus be used for products intended to be hot-packed and/or pasteurized.
  • the temperature resistance of the film according to the invention makes it possible to associate it by welding with connectors which are often based on high density polyethylene which requires high temperatures to be welded.
  • the present invention relates to a multilayer film remarkable in that it has on each of its faces an outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH).
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • said multilayer film further comprises at least: - a binder layer, and - a layer comprising polyethylene (PE), characterized in that said binder layer is inserted between said outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) and said layer comprising polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • Ethylene vinyl alcohol is a component that makes it possible to obtain layers with oxygen barrier properties. Until now the layers of EVOH were systematically covered by a waterproof layer.
  • the applicants have been able to show that the presence of an outer layer of EVOH made it possible to obtain films having greatly improved thermal resistance compared to a polyethylene film. Furthermore, the presence of a polar material on the surface of the film improves the resistance of surface treatments (metallization, AlOx, SiOx, etc.), printing processes, or even lamination processes, while giving the film good barrier properties.
  • the term "external" is intended to mean that under normal conditions of use, said layer is not permanently covered on both sides but comprises a free face directly accessible from the outside. of said multilayer film.
  • none of the outer layers comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) is covered, with the exception of the possible use of printing ink, permanently on both sides but comprises a free face directly accessible from the outside of said multilayer film.
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • binder is intended to designate a product making it possible to permanently associate said outer layer comprising polyvinyl ethylene alcohol (EVOH) and said layer comprising polyethylene (PE).
  • EVOH polyvinyl ethylene alcohol
  • PE polyethylene
  • the multilayer film according to the invention comprises: a first outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) combined with, a first layer of binder associated with, a first layer of polyethylene (PE), a second layer of polyethylene (PE) combined with, a second layer of binder associated with, a second outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH).
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • association is intended to mean that the two associated layers are in direct contact.
  • the multilayer film according to the invention further comprises at least one additional layer between said first layer of polyethylene (PE) and said second layer of polyethylene (PE).
  • said additional layer consists of plastomer.
  • the multilayer film according to the invention consists of five successive layers: a first outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH), a first layer of binder, a layer of polyethylene (PE), a second layer of binder, a second outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH).
  • a first outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH)
  • a first layer of binder comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH)
  • PE polyethylene
  • PE polyethylene
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • said multilayer film according to the invention has on each of its faces an outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH).
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • Symmetrical films have the advantage of being insensitive to the phenomenon of curling (the English term “curling” is more commonly used) and are therefore perfectly flat.
  • said outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) comprises between 24% molar and 48% molar ethylene.
  • said outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) comprises between 29% molar and 38% molar ethylene.
  • said outer layer comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) consists of a resin chosen from the group consisting of EVAL® L171B, EVAL® XEP 1435B, EVAL® SP521B, EVAL® XEP 1385 , EVAL® XEP 1385B, EVAL® F101B, EVAL® F171B, EVAL® T101B, EVAL® J171B, EVAL® SP482B, EVAL® H171B, EVAL® E105B, EVAL® SP292B and EVAL® E171B.
  • the binder layer preferably comprises a polyethylene/EVOH binder and even more preferably a polyethylene grafted with maleic anhydride.
  • the binder layer 3 preferably consists of a polyethylene/EVOH binder and even more preferably of a polyethylene grafted with maleic anhydride.
  • Polyethylene/EVOH binders and polyethylenes grafted with maleic anhydride are well known to those skilled in the art. These include OREVAC® 18360, OVERAC ® 18300, OVERAC ® 18301, OVERAC ® 18362 and OVERAC® 18363.
  • said layer comprising polyethylene (PE) has a density of between 0.900 and 0.962 g/cm 3 .
  • said layer comprising polyethylene (PE) has a density of between 0.918 and 0.940 g/cm 3 .
  • the multilayer film according to the invention is produced by flat die coextrusion, inflation coextrusion or by lamination.
  • the inflation coextrusion process is more particularly preferred.
  • This technique is well known to those skilled in the art, it consists of coextruding a sheath of material through an annular die. This sheath is then pinched and inflated with a gas. Under the combined action of stretching and inflation, a bubble-shaped film is formed. This swollen film is cooled and then flattened. A film is therefore obtained in the form of a sheath that can be split, to obtain two equivalent flat films, before carrying out the subsequent stretching steps. Alternatively, it is possible not to split this sheath which will allow obtaining a symmetrical film.
  • this sheath is composed of a material capable of adhering to itself, a symmetrical product will be obtained known as a "bonded sheath".
  • materials capable of adhering to itself mention may in particular be made of polymers with a low melting point and preferably PEs with a low melting point.
  • the so-called "glued sheath" process is particularly preferred for producing the multilayer film according to the invention.
  • the multilayer film according to the invention has a thickness of between 40 and 200 ⁇ m
  • the multilayer film according to the invention has a thickness of between 50 and 150 ⁇ m.
  • the present invention also relates to a method for preparing a stretched film, characterized in that it comprises:
  • - a step consisting in stretching in at least one direction the film provided in the previous step at a temperature of at least 90° C. until the thickness of the stretched film obtained is less than 60 ⁇ m and preferentially 50 ⁇ m.
  • the present invention also relates to a stretched film obtained by the process according to the invention.
  • the degree of stretching practiced in the method according to the invention is between 3 and 10 and even more preferentially between 4 and 6.
  • said stretched film according to the invention has a modulus of rigidity at least equal to 500 MPa.
  • modulus of rigidity refers to a measurement carried out according to the ISO-527 standard.
  • said stretched film according to the invention has a vapor barrier value of less than 10 g/m2/d.
  • vapour barrier value refers to a measurement carried out according to standard ASTM E398.
  • said stretched film according to the invention has an oxygen barrier value of less than 2 cm3/m2/d.
  • oxygen barrier value refers to a measurement carried out according to standard ASTM D3985 .
  • the step consisting in stretching said multilayer film consists in stretching said film in a single direction.
  • the step consisting in stretching said multilayer film consists in stretching said film in two directions and even more preferentially in two directions orthogonal with respect to each other.
  • the method according to the invention further comprises a surface treatment step, subsequent to the step consisting in stretching the film, chosen from the group consisting of corona treatment, vacuum plasma treatment, atmospheric plasma processing, coating, gravure printing, flexogravure printing, rotogravure printing, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma assisted chemical vapor deposition.
  • a surface treatment step subsequent to the step consisting in stretching the film, chosen from the group consisting of corona treatment, vacuum plasma treatment, atmospheric plasma processing, coating, gravure printing, flexogravure printing, rotogravure printing, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma assisted chemical vapor deposition.
  • the final film, obtained after any one of these various operations, comprising the stretched film according to the invention comprises less than 10% by weight of EVOH and even more preferably less than 5% mass of EVOH.
  • the present invention also relates to a film comprising the stretched film according to the invention, characterized in that it comprises less than 10% by weight of EVOH and even more preferably less than 5% by weight of EVOH.
  • This type of film has significant recyclability properties.
  • the present invention also relates to a packaging comprising a film according to the invention characterized in that said film is not associated on the whole of at least one of its external surfaces with another component of said packaging.
  • said film is not associated on all of its external surfaces with another component of said packaging.
  • the packaging according to the invention may take different forms, according to a preferred embodiment said packaging will be a sachet or a flexible lid for a tray and even more preferably a sachet entirely consisting of a film according to the invention. Quite preferably, the packaging according to the invention is a Flowpack sachet entirely consisting of a film according to the invention.
  • the present invention also relates to the use of packaging for packaging a product intended to be pasteurized in said packaging.
  • the present invention also relates to a process for pasteurizing a food comprising the steps consisting in: - packaging said food in a packaging according to the invention, - close said packaging tightly, - incubating said food in said packaging at a temperature between 75°C and 95°C for a period of 30 to 180 min.
  • the present invention also relates to a process for the hot packaging of a food characterized in that it comprises the steps consisting in: - conditioning said food at a temperature between 70 and 90°C, - close said packaging tightly.
  • a preferred embodiment of the invention is a multilayer film 1 consisting of five successive layers:
  • a first outer layer 2 comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH),
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • PE polyethylene
  • a second outer layer 2 comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH).
  • EVOH ethylene polyvinyl alcohol
  • said outer layer 2 comprising ethylene polyvinyl alcohol (EVOH) comprises between 10% and 35%, preferentially between 24% and 48% and even more preferentially between 29% and 38 % ethylene.
  • the outer layer 2 comprising polyvinyl ethylene alcohol (EVOH) preferably consists of EVAL® J171B or EVAL® H171B.
  • the embodiment presented in preferably has a thickness of between 40 and 200 ⁇ m and even more preferably between 50 and 150 ⁇ m.
  • each outer layer 2 has a thickness of between 5 and 20% of the total thickness of the film
  • each binder layer 3 has a thickness of between 5 and 15%
  • each polyethylene layer 4 has a thickness of between 20 and 80% of the total film thickness.
  • Said multilayer film is obtained by inflation extrusion followed by a stretching step. Prior to this last step, the multilayer film is preheated homogeneously to a temperature slightly lower than the melting temperature of the film.
  • the stretching phase is performed between two cylinders, one rotating at the same speed as the heating cylinders and one at a higher speed (2 to 10 X).
  • the stretching phase is preferably followed by a relaxation phase carried out between rollers whose temperature is equal to or slightly lower than the preheating temperature.
  • the relaxation phase is preferentially followed by a cooling phase at room temperature.
  • the stretched film is then preferably stored in the form of reels.
  • a multilayer film according to the invention was prepared using the inflation coextrusion technique. Before stretching, said film has the following consecutive layers: 7.5%EVOH 10% binder 22.5% EP 20% Plastomer 22.5% EP 10% binder 7.5% EVOH.
  • the percentages mentioned above refer to the thickness of each layer compared to the total thickness of the multilayer film.
  • the multilayer film was then stretched 4.8x at a temperature between 115 and 125°C in the machine direction to reach a thickness of 40 ⁇ m.
  • the multilayer film was also subjected to welding tests, at temperatures between 130 and 160°C, between two bars with 2bar of pressure and holding the temperature for 0.5 seconds.
  • the multilayer film was also subjected to a heat shrinkage test.
  • a disk 10 cm in diameter was cut from the stretched film and subjected to a temperature of 120° C. for 1 min. At the end of this step, the ribs of the disc are remeasured and the percentages of retraction calculated.
  • the surface tension of the multilayer film was determined by an angle measurement test of a drop on the surface of the film.
  • the polarity is deduced from the use of different liquids.
  • the excellent temperature resistance of the film according to the invention makes it possible to use it for the packaging of hot products or products to undergo a pasteurization step after packaging.

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Abstract

La présente invention concerne un film multicouche 1, comprenant : - une couche externe 2 comprenant de l'éthylène- alcool poly vinylique (EVOH) - une couche de liant 3, - une couche comprenant du polyéthylène (PE) 4 caractérisé en ce que ladite couche de liant 3 est inséré entre ladite couche externe 2 comprenant de l'éthylène- alcool poly vinylique (EVOH) et ladite couche comprenant du polyéthylène (PE) 4. La présente invention concerne également un film étiré obtenu après étirage du film multicouche selon l'invention. Les films selon l'invention présente une résistance thermique supérieure à ceux de l'art antérieur. La présente invention concerne également un film comprenant le film étiré selon l'invention caractérisé en ce qu'il comprend moins de 10% massique d'EVOH et encore plus préférentiellement moins de 5% massique d'EVOH.

Description

Film multicouche étiré présentant une haute résistance à la température et son procédé de préparation
La présente invention appartient au domaine des produits pour l'emballage et plus particulièrement à celui des films destinés à former des emballages.
La présente invention concerne un film multicouche orienté par étirage et son procédé de préparation.
 État de la technique antérieure
Le domaine du conditionnement utilise de nombreux types de films souples pour réaliser différents emballages. Ils peuvent notamment être associés à des supports rigides (barquettes, pots) ou constituer tout ou partie de l'intégralité de l'emballage.
Les films utilisés peuvent être monocouche, c’est-à-dire constitués sur toute leur épaisseur par un seul composant ou un seul mélange de composant. Ainsi, les films en polyéthylène PE) sont bien connus de l'homme du métier.
Alternativement, les films pour emballages peuvent être multicouches, c'est à dire que leur épaisseur comprend plusieurs couches constituées chacune par un seul composant ou seul mélange de composant. On peut ainsi citer les films polyamide(PA)/Polyéthylène (PE) ou PA/Polypropylène (PP). Chacune des couches possède des propriétés physico-chimiques différentes qui vont se superposer et/ou agir en synergie pour donner à l'emballage les caractéristiques idéales pour son utilisation.
Entre l'étape de production (par exemple par lamination ou coextrusion) et son utilisation finale, le film monocouche ou multicouche peut être étiré pour modifier et améliorer ses caractéristiques physiques.
Le procédé d’étirement de film souple est un procédé reconnu et faisant l’objet de nombreux développements. Il existe deux grands types d’étirage, l'étirage mono-axial et l'étirage bi-axial. Pour l’étirage mono-axial, le film entre en contact avec un certain nombre de cylindres de chauffe, puis est étiré entre deux cylindres d’étirage plus ou moins rapprochés et est enfin relaxé et refroidi. Ce procédé est très utilisé dans la mise en œuvre de polyoléfines car après étirage, un film en polyéthylène voit sa rigidité, transparence et ses propriétés barrières améliorés.
Ce procédé a également été réalisé sur des films multicouches comprenant des couches formant une barrière aux gaz constitué d'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH), de polyamide ou d’autres.
Ainsi, le brevet US007794848B2 montre qu'après étirage un film multicouche voit ses propriétés barrières et mécaniques largement améliorées et ce après un étirage minimum de 5 fois dans le sens machine.
Il a été aussi montré que l’étirage de films multicouche permet l’obtention d’une face sur laquelle il est possible d'effectuer des soudures de qualité (e.g. EP0673759B1).
Les films multicouches étirés peuvent être utilisés en association avec d’autres films avec lesquelles ils sont associés par des procédés bien connus de l’homme du métier comme le calandrage à chaud ou le laminage. Cette association peut être réalisée après que la surface du film multicouche étiré ai servi de surface d’impression.
La présente invention se propose de fournir un nouveau film multicouche étiré présentant une haute résistance à la température tant en terme de rétractation que de fusion, tout en étant recyclable et facile à laminer. De plus, le film selon l’invention présente une bonne barrière à l’O2 et à la vapeur d’eau. Le film multicouche selon l’invention peut être utilisé à haute température et ainsi être utilisé pour des produits destinés à être emballés à chaud et/ou pasteurisés.
De plus, la résistance à la température du film selon l’invention permet de l’associer par soudure à des connecteurs qui sont souvent à base de polyéthylène haute densité qui nécessite des températures élevées pour être soudés.
Ainsi la présente invention concerne un film multicouche remarquable en ce qu’il présente sur chacune de ses faces une couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention ledit film multicouche, comprend en outre au moins :
- une couche de liant, et
- une couche comprenant du polyéthylène (PE),
caractérisé en ce que ladite couche de liant est insérée entre ladite couche externe comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) et ladite couche comprenant du polyéthylène(PE).
L'éthylène-alcool vinylique (EVOH), est un composant permettant d'obtenir des couches présentant des propriétés de barrière à l'oxygène. Jusqu’à présent les couches d'EVOH était systématiquement recouvertes par une couche imperméable à l'eau.
Les déposantes ont pu montrer que la présence d'une couche externe d'EVOH permettaient d'obtenir des films présentant des tenues thermiques largement améliorées par rapport à un film polyéthylène. Par ailleurs, la présence d’un matériau polaire à la surface du film améliore la tenue des traitements de surface (métallisation, AlOx, SiOx…), des procédés d’impression, ou encore des procédés de laminage tout en donnant au film de bonnes propriétés barrières.
Dans le cadre de la présente invention, le terme « externe » entend signifier, qu'en conditions normales d'utilisation, ladite couche n'est pas recouverte de façon permanente sur ses deux faces mais comprend une face libre directement accessible depuis l'extérieur dudit film multicouche.
De façon tout à fait préféré, aucune des couches externes comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH) n'est recouverte, à l’exception de l’utilisation éventuelle d’encre d’impression, de façon permanente sur ses deux faces mais comprend une face libre directement accessible depuis l'extérieur dudit film multicouche.
Par condition normale d’utilisation on entend désigner les conditions dans lesquelles le film selon l’invention est placées dans l’emballage final, c’est-à-dire prêt à être utilisé pour servir sa fonction d’emballage.
Dans le cadre de la présente invention, le terme « liant » entend désigner un produit permettant d'associer de façon permanente ladite couche externe comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) et ladite couche comprenant du polyéthylène(PE).
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention le film multicouche selon l’invention comprend :
une première couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH) associée à,
une première couche de liant associée à,
une première couche de polyéthylène (PE),
une deuxième couche de polyéthylène (PE) associée à,
une seconde couche de liant associée à,
une seconde couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
Dans le cadre de la présente invention, le terme « associé » entend signifier que les deux couches associées sont directement en contact.
Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l'invention le film multicouche selon l’invention comprend en outre au moins une couche supplémentaire entre ladite première couche de polyéthylène (PE) et ladite deuxième couche de polyéthylène (PE). Encore plus préférentiellement, ladite couche supplémentaire est constituée de plastomère.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention le film multicouche selon l’invention consiste en cinq couches successives :
une première couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH),
une première couche de liant,
une couche de polyéthylène (PE),
une seconde couche de liant,
une seconde couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
Ainsi, ledit film multicouche selon l'invention présente sur chacune de ses faces une couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH). Dans le cadre de la présente demande ces films seront désignés par le terme « films symétriques ».
Les films symétriques présentent l’avantage d’être peu sensibles au phénomène de gondolage (le terme anglais « curling » est plus couramment utilisé) et sont donc parfaitement plans.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche externe comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) comprend entre 24% molaire et 48% molaire d'éthylène.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche externe comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) comprend entre 29% molaire et 38% molaire d'éthylène.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche externe comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) est constitué d'une résine choisie dans le groupe consistant en EVAL® L171B, EVAL® XEP 1435B, EVAL® SP521B, EVAL® XEP 1385, EVAL® XEP 1385B, EVAL® F101B, EVAL® F171B, EVAL® T101B, EVAL® J171B, EVAL® SP482B, EVAL® H171B, EVAL® E105B, EVAL® SP292B et EVAL® E171B.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche de liant comprend préférentiellement un liant polyéthylène/EVOH et encore plus préférentiellement un polyéthylène greffé par de l’anhydride maléique.
Selon un mode de réalisation encore plus préféré, la couche de liant 3 est préférentiellement constitué par un liant polyéthylène/EVOH et encore plus préférentiellement par un polyéthylène greffé par de l’anhydride maléique.
Les liants polyéthylène/EVOH et les polyéthylènes greffés par de l’anhydride maléique sont bien connus de l’homme du métier. Parmi ceux-ci on peut citer l’OREVAC® 18360, OVERAC ® 18300, OVERAC ® 18301, OVERAC ® 18362 et OVERAC® 18363.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche comprenant du polyéthylène (PE) a une densité comprise entre 0.900 et 0.962 g/cm3 .
Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche comprenant du polyéthylène (PE) a une densité comprise entre 0.918 et 0.940 g/cm3 .
Selon un mode de réalisation préféré, le film multicouche selon l'invention est réalisé par coextrusion en filière plate, coextrusion gonflage ou par lamination.
Dans le cadre de la présente invention, le procédé de coextrusion gonflage est plus particulièrement préféré. Cette technique est bien connue de l’homme du métier, elle consiste à coextruder une gaine de matière à travers une filière annulaire. Cette gaine est ensuite pincée et gonflée avec un gaz. Sous l’action combinée de l’étirage et du gonflage, un film en forme de bulle est formé. Ce film gonflé est refroidi puis aplati. On obtient donc un film sous forme de gaine qu’il est possible de dédoubler, pour obtenir deux films plans équivalents, avant de pratiquer les étapes d’étirage ultérieures. Alternativement, il est possible de ne pas dédoubler cette gaine ce qui va permettre l’obtention d’un film symétrique. Si la couche interne de cette gaine est composée d’une matière apte à adhérer sur elle-même, on obtiendra un produit symétrique connu sous le nom de « gaine collée ». Parmi les matières aptes à adhérer sur elle-même on peut notamment citer les polymères à bas point de fusion et préférentiellement les PE à bas point de fusion. Le procédé dit de « gaine collée » est tout particulièrement préféré pour produire le film multicouche selon l’invention.
Selon un mode de réalisation préféré, le film multicouche selon l'invention a une épaisseur comprise entre 40 et 200μm
Selon un mode de réalisation encore plus préféré, le film multicouche selon l'invention a une épaisseur comprise entre 50 et 150μm.
La présente invention concerne également un procédé de préparation d'un film étiré caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape consistant à fournir un film multicouche selon l’invention,
- une étape consistant à étirer dans au moins une direction le film fourni à l’étape précédente à une température d'au moins 90°C jusqu'à ce que l'épaisseur du film étiré obtenu soit inférieure à 60μm et préférentiellement à 50µm.
La présente invention concerne également un film étiré obtenu par le procédé selon l’invention.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le taux d’étirage pratiqué dans le procédé selon l’invention est compris entre 3 et 10 et encore plus préférentiellement entre 4 et 6.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, ledit film étiré à une épaisseur comprise entre 15 et 60µm et encore plus préférentiellement entre 20 et 50µm.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit film étiré selon l'invention a un module de rigidité au moins égal à 500MPa. Dans le cadre de la présente invention, le terme « module de rigidité » fait référence à une mesure réalisée selon la norme ISO-527.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit film étiré selon l'invention a une valeur de barrière à la vapeur inférieure à 10 g/m2/j. Dans le cadre de la présente invention, le terme « valeur de barrière à la vapeur » fait référence à une mesure réalisée selon la norme ASTM E398.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit film étiré selon l'invention a une valeur de barrière à l’oxygène inférieure à 2 cm3/m2/j. Dans le cadre de la présente invention, le terme « valeur de barrière à l’oxygène » fait référence à une mesure réalisée selon la norme ASTM D3985.
Selon un mode de réalisation préféré, l'étape consistant à étirer ledit film multicouche consiste à étirer ledit film dans une seule direction.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape consistant à étirer ledit film multicouche consiste à étirer ledit film dans deux directions et encore plus préférentiellement dans deux directions orthogonales l’une par rapport à l’autre.
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de traitement de surface, postérieure à l'étape consistant à étirer le film, choisie dans le groupe consistant en le traitement corona, le traitement plasma sous vide, le traitement plasma atmosphérique, l'enduction, l'impression héliogravure, l'impression flexogravure, l'impression rotogravure, le dépôt physique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma.
Selon un mode de réalisation tout à fait préféré, le film final, obtenu après l’une quelconque de ces différentes opérations, comprenant le film étiré selon l’invention comprend moins de 10% massique d’EVOH et encore plus préférentiellement moins de 5% massique d’EVOH.
Ainsi la présente invention concerne également un film comprenant le film étiré selon l’invention caractérisé en ce qu’il comprend moins de 10% massique d’EVOH et encore plus préférentiellement moins de 5% massique d’EVOH.
Ce type de film présente des propriétés de recyclabilité importante.
La présente invention concerne également un emballage comprenant un film selon l’invention caractérisé en ce que ledit film n’est pas associé sur la totalité d’au moins une de ses surfaces externes avec un autre composant dudit emballage.
Selon un mode de réalisation encore plus préféré, ledit film n’est pas associé sur la totalité de ses surfaces externes avec un autre composant dudit emballage.
L’emballage selon l’invention pourra prendre différentes formes, selon un mode de réalisation préféré ledit emballage sera un sachet ou une opercule souple pour barquette et encore plus préférentiellement un sachet entièrement constitué d’un film selon l’invention. Tout à fait préférentiellement, l’emballage selon l’invention est un sachet Flowpack entièrement constitué d’un film selon l’invention.
La présente invention concerne également l’utilisation d’un emballage pour conditionner un produit destiné à être pasteurisé dans ledit emballage.
La présente invention concerne également un procédé de pasteurisation d’un aliment comprenant les étapes consistant à :
- conditionner ledit aliment dans un emballage selon l’invention,
- fermer ledit emballage de manière étanche,
- incuber ledit aliment dans ledit emballage à une température comprise entre 75°C et 95°C pendant une durée de 30 à 180 min.
La présente invention concerne également un procédé pour l’emballage à chaud d’un aliment caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à :
- conditionner ledit aliment à une température comprise entre 70 et 90°C,
- fermer ledit emballage de manière étanche.
Brève description des figures
La est une représentation schématique d'une coupe transversale d'un mode de réalisation préféré d'un film multicouche selon l'invention.
Les et présentent les résultats d'un test par calorimétrie différentielle à balayage à flux de chaleur réalisé sur un échantillon d'un film multicouche selon l'invention.
Un mode de réalisation préféré de l'invention est un film multicouche 1 consistant en cinq couches successives :
- une première couche externe 2 comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH),
- une couche de liant 3,
- une couche de polyéthylène (PE) 4
- une couche de liant 3,
- une seconde couche externe 2 comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH).
Dans ce mode de réalisation et dans les autres modes de réalisation ladite couche externe 2 comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH) comprend entre 10% et 35%, préférentiellement entre 24% et 48% et encore plus préférentiellement entre 29% et 38% d'éthylène.
La couche externe 2 comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique(EVOH) est préférentiellement constitué de EVAL® J171B ou de EVAL® H171B.
Le mode de réalisation présenté à la a préférentiellement une épaisseur comprise entre 40 et 200 μm et encore plus préférentiellement entre 50 et 150 μm.
Préférentiellement, chaque couche externe 2 a une épaisseur comprise entre 5 et 20% de l’épaisseur totale du film, chaque couche de liant 3 a une épaisseur comprise entre 5 et 15%, et chaque couche de polyéthylène 4 a une épaisseur comprise entre 20 et 80% de l’épaisseur totale du film.
Ledit film multicouche est obtenu par extrusion gonflage suivie d’une étape d’étirement. Préalablement à cette dernière étape le film multicouche est préchauffé de façon homogène à une température légèrement inférieure à la température de fusion du film.
La phase d’étirement est réalisée entre deux cylindres, un tournant à même vitesse que les cylindres de chauffe et un à une vitesse plus élevée (2 à 10 X).
La phase d’étirement est préférentiellement suivie d’une phase de relaxation réalisé entre des rouleaux dont la température est égale ou légèrement inférieure à la température de préchauffe.
La phase de relaxation est préférentiellement suivie d’une phase de refroidissement à température ambiante.
Le film étiré est ensuite préférentiellement stocké sous forme de bobines.
Exemples
Un film multicouche selon l'invention a été préparé selon la technique de la coextrusion gonflage. Avant étirement, ledit film présente les couches consécutives suivantes :
7.5%EVOH
10% liant
22.5% PE
20% Plastomère
22.5% PE
10% liant
7.5% EVOH.
Les pourcentages mentionnés ci-dessus font références à l’épaisseur de chaque couche par rapport à l’épaisseur totale du film multicouche.
Le film multicouche a ensuite été étiré 4.8x à une température comprise entre 115 et 125°C dans le sens machine pour atteindre une épaisseur de 40µm.
Ledit film a ensuite fait l'objet d'un test par calorimétrie différentielle à balayage à flux de chaleur. Ce test comprenait les phases suivantes :
- Equilibrage à 25°C,
- Rampe à 30°C/min jusqu’à 300°C,
- Rampe à 30°C/min jusqu’à 25°C,
- Rampe à 30°C/min jusqu’à 300°C.
Les résultats obtenus présentés aux et montrent que la cristallinité de l'EVOH avant étirage est de 9% et de presque 12% après étirage. Par ailleurs, la température de fusion après étirage est augmentée de quelques degrés.
Le film multicouche a également été soumis à des tests de soudure, a des températures comprises entre 130 et 160°C, entre deux barres avec 2bar de pression et maintien de la température pendant 0.5 secondes.
La détermination de la qualité de la soudure, du shrink (rétractation) et du collage a été faite à l’œil.
Les résultats sont présentés dans la tableau ci-dessous.
Température Collage aux barres de soudure Soudure sur lui même Shrink
Avec EVOH externe Sans EVOH externe Avec EVOH externe Sans EVOH externe Avec EVOH externe Sans EVOH externe
130 Non Non Non Non Non Non
135 Non Moyen Non Moyen Non Non
140 Non Moyen Non Oui Non Non
145 Non Oui non Oui non Non
150 Moyen Oui Oui Oui Non Moyen
155 Moyen Dégradation Oui Dégradation Non Dégradation
160 Moyen Dégradation Oui Dégradation Non Dégradation
Ces résultats montrent que le film selon l'invention est peu sensible à la rétractation et colle aux barres de soudure seulement à haute température (proche la température de ramollissement Vicat).
Le film multicouche a également fait l'objet d'un test de rétraction sous l'effet de la chaleur.
Un disque de 10 cm de diamètre a été découpé dans le film étiré et soumis à une température de 120°C pendant 1 min. A l’issu de cette étape, les côtes du disque sont remesurées et les pourcentages de rétractation calculés.
Les résultats obtenus montrent une rétraction dans le sens machine faible (3.5%) et une rétraction dans le sens transverse nulle.
La tension de surface du film multicouche a été déterminée par un test de mesure d’angle d’une goutte sur la surface du film la polarité est déduite de par l’utilisation de différents liquides.
Les résultats obtenus montrent que la surface d'EVOH des films multicouches selon l'invention présentent une composante polaire importante et que l'étirage améliore ladite composante.
L’excellente résistance à la température du film selon l’invention permet de l’employer pour le conditionnement de produits chauds ou de produits devant subir une étape de pasteurisation après emballage.

Claims (25)

  1. Film multicouche (1) caractérisé en ce qu’il présente sur chacune de ses faces une couche externe comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
  2. Film multicouche (1) selon la revendication précédente comprenant :
    une première couche externe (2) comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH) associée à,
    une première couche de liant (3) associée à,
    une première couche de polyéthylène (PE) (4),
    une deuxième couche de polyéthylène (PE) (4) associée à,
    une seconde couche de liant (3) associée à,
    une seconde couche externe (2) comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
  3. Film multicouche (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une couche supplémentaire entre ladite première couche de polyéthylène (PE) (4) et ladite deuxième couche de polyéthylène (PE) (4).
  4. Film multicouche (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite couche supplémentaire est constituée de plastomère.
  5. Film multicouche (1) selon la revendication 1 consistant en cinq couches successives :
    une première couche externe (2) comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH),
    une première couche de liant (3),
    une couche de polyéthylène (PE) (4),
    une seconde couche de liant (3),
    une seconde couche externe (2) comprenant de l'éthylène alcool polyvinylique (EVOH).
  6. Film multicouche (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche externe (2) comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) comprend entre 24% molaire et 48% molaire d'éthylène.
  7. Film multicouche (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche externe (2) comprenant de l'éthylène-alcool polyvinylique (EVOH) comprend entre 29% molaire et 38% molaire d’éthylène.
  8. Film multicouche (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche de liant (3) comprend un polyéthylène greffé d’anhydride maléique.
  9. Film multicouche (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche comprenant du polyéthylène (PE) (4) a une densité comprise entre 0.900 et 0.962 g/cm3.
  10. Film multicouche (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite couche comprenant du polyéthylène (PE) (4) a une densité comprise entre 0.918 et 0.940 g/cm3.
  11. Film multicouche (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé par coextrusion en filière plate, coextrusion gonflage ou par lamination.
  12. Film multicouche (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisés en ce qu'il a une épaisseur comprise entre 40 et 200μm.
  13. Film multicouche (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisés en ce qu'il a une épaisseur comprise entre 50 et 150μm.
  14. Procédé de préparation d'un film étiré caractérisé en ce qu'il comprend :
    - une étape consistant à fournir un film multicouche (1) selon la revendication 13
    - une étape consistant à étirer dans au moins une direction le film fourni à l’étape précédente à une température d'au moins 90°C jusqu'à ce que l'épaisseur du film étiré obtenu soit inférieure à 50μm.
  15. Procédé de préparation d'un film étiré selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de traitement de surface, postérieure à l'étape consistant à étirer le film, choisie dans le groupe consistant en le traitement corona, le traitement plasma sous vide, le traitement plasma atmosphérique, l'enduction, l'impression héliogravure, l'impression flexogravure, l'impression rotogravure, le dépôt physique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma.
  16. Procédé de préparation d'un film étiré selon l’une des revendications 14 à 15 caractérisé en ce que l'étape consistant à étirer le film consiste à étirer ledit film dans une seule direction.
  17. Film étiré caractérisé en ce qu’il est obtenu par un procédé selon l’une des revendications 14 à 16.
  18. Film étiré selon l’une des revendications 14 à 17 caractérisé en ce qu'il a un module de rigidité au moins égal à 500MPa.
  19. Film étiré selon l'une des revendications 14 à 18 caractérisé en ce qu'il a une valeur de barrière à la vapeur inférieure à 10 g/m2/j.
  20. Film étiré selon l'une des revendications 14 à 19 caractérisé en ce qu'il a une valeur de barrière à l’oxygène inférieure à 2 cm3/m2/j.
  21. Film comprenant le film étiré selon l’une des revendications 14 à 20 caractérisé en ce qu’il comprend moins de 5% massique d’EVOH.
  22. Emballage comprenant un film selon l’une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ledit film n’est pas associé sur la totalité d’au moins une de ses surfaces externes avec un autre composant dudit emballage.
  23. Utilisation d’un emballage pour conditionner un produit destiné à être pasteurisé dans ledit emballage.
  24. Procédé de pasteurisation d’un aliment comprenant les étapes consistant à :
    - conditionner ledit aliment dans un emballage selon la revendication 22,
    - fermer ledit emballage de manière étanche,
    - incuber ledit aliment dans ledit emballage à une température comprise entre 75°C et 95°C pendant une durée de 30 à 180min.
  25. Procédé pour l’emballage à chaud d’un aliment caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à :
    - conditionner ledit aliment à une température comprise entre 70 et 90°C dans un emballage selon la revendication 22,
    - fermer ledit emballage de manière étanche.
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