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La présente invention se rapporte aux pellicules de pllyétjylè- ne. Elle concerne plus particulièrement des pellicules de polyéthylène présentant des caractéristiques nouvelles et un procédé pour les fabri- quer.
Grâce à leurs propriétés physiques et chimiques, les pellicules ie polyéthylène sont largement utilisées pour l'emballage et le conditionnement. Par leur remarquable résistance à l'usage à basse tem- pérature, elles conviennent parfaitement bien comme emballage de protec- tion pour des produits alimentaires tels que de la volaille et de la vian- de, qui doivent être conservés en glacière,ou en frigoo
Dans l'emballage de produits alimentaires, particulièrement la volaille et la viande, et les produits alimentaires contenant de la viande pour la conservation en glacière ou en frigo, l'emballage doit adhérer intimement, de façon à ne laisser aucune poche d air entre l'emballage et la surface du produit emballé.
Un emballage adhérant intimement peut être obtenu en plaçant le produit à emballer dans une enveloppe faite d'une pellicule rétrécissable à chaud et en soumettant cet emballage à la cha- leur. Il peut être également obtenu en plaçant le produit à emballer dans une enveloppe faite d'une matière extensible possédant une certaine repri- se élastique.
Le brevet américain n 2.461.975 décrit un procédé de fabrication d'un tube flexible aplati à paroi mince à partir de polyéthylène, qui a connu un grand succès industriel. Suivant une forme de ce procédé, on ex- trude continuellement du polyéthylène à l'état fondu par un orifice annu- laire de façon à obtenir un tube sans soudure et à mesure que le tube sort de la filière, on dirige sur le tube un milieu gazeux refroidissant au voisinage de la filière et on gonfle le tube à 1 état plastique au moyen d'une bulle d'argent gazeux enfermée dans le tube pour lui donner le dia- mètre désiréLe tube est tiré de la filière par une paire de rouleaux pinceurs qui servent également à aplatir le tube gonflé pour lui donner la forme d'un tube aplati et c'est dans cet état qu'il est enroulé sur un mandrin.
Les rouleaux pinceurs servent également à empêcher l'agent gazeux de s'échapper du tube. Pour simplifier la description, ce procédé sera appelé ci-après "procédé du tube gonflé
Les pellicules de polyéthylène du commerce obtenues par ce procé- dé du tube gonflé, lorsqu'elles sont brusquement soumises à une températu- re de 10000, présentent un rétrécissement appréciable ou faible dans le sens de la machine, c'est-à-dire le sens d'extrusion, mais ne présentent qu'un rétrécissement faible ou nul dans le sens transversale D'autres pel- licules du commerce ont des caractéristiques de rétrécissement semblables et dans certains cas, ces pellicules s'allongent même dans le sens trans- versal, lorsqu'elles sont soumises à un chauffage brusque à 100 C.
En ou- tre, les pellicules du commerce s'étranglent lorsqu'elles sont apprécia- blement étirées dans le sens transversal, ce qui nuit à leur aspect.
Un but de l'invention est de procurer une pellicule de polyéthy- lène présentant des caractéristiques et propriétés physiques nouvelles.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule flexible sans support en polyéthylène présentant des caractéristiques de rétrécissement déterminées.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule flexible sans support en polyéthylène qui rétrécisse appréciablement dans , les deux sens lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule . de polyéthylène flexible sans support possédant une reprise élastique ap-
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préciable et ne s'étranglant pas lorsqu'elle est appréciableent allongée dans le sens transversal.
Un autre but encore est de procurer un procédé de fabrication d'une pellicule de polyéthylène présentant les caractéristiques indiquées ci-dessus.
D'autres buts ressortiront de la suite de la description.
Ces buts sont atteints, dans l'ensemble, en fabriquant un tube de polyéthylène flexible à paroi mince aplati par le procédé du tube gon- flé, dans lequel l'orifice par lequel le polyéthylène fondu est extrudé et le rapport de gonflement correspondent à la formule ci-dessous.
Ouverture de l'orifice = K (rapport de gonflement)2 où l'ouver- ture de l'orifice est la différence entre les rayons des lèvres extérieure et intérieure de la filière et vaut au moins 0,007 pouce (0,18 mm), K a une valeur qui ne dépasse pas 0,0018 pouce (0,046 mm) et le rapport de gonflement défini par largeur à platdu tube aplati diamètre extérieur de l'orifice est compris entre 3,5 et 8.
Comme l'indique la formule, la dimension de l'orifice doit être au moins 0,007 pouce et pour obtenir une pellicule de polyéthylène ayant une capacité de rétrécissement appréciable dans les deux sens, lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur, K ne peut dépasser 0,0018 pouce.
Lorsque K exprimé en pouces est supérieur à 0,0018, la pellicule présente des caractéristiques de rétrécissement non équilibrées. Elle rétrécit ap- préciablement dans le sens de la machine et rétrécit moins, pas du tout ou même allonge considérablement dans le sens transversal, lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur. Dans la forme d'exécution préférée, K ne dépasse pas 0,0012 pouce (0,032 mm), et est par exemple compris entre 0,0005 et 0,0010 pouce (0,012-0,025 mm).
Le rapport de gonflement de 3,5 à 8 indiqué dans la formule est également critique. Un rapport de gonflement sensiblement extérieur à cet- te gamme donne une pellicule qui ne possède pas un retrait appréciable dans les deux sens. En général, pour un rapport de gonflement inférieur à 3,5, les caractéristiques de rétrécissement ne sont pas équilibrées et pour un rapport de gonflement supérieur à 8 la pellicule ne rétrécit guère dans aucun sens.
N'importe quel polyéthylène susceptible d'être extrudé à l'état fondu en une pellicule mince sans support peut être utilisé. On a utilisé avec succès du polyéthylène présentant un indice de fusion de 8,5 ou moins.
On préfère utiliser un polyéthylène ayant un indice de fusion compris entre 0,5 et 2,5.
Pour obtenir des pellicules de polyéthylène qui rétrécissent ap- préciablement dans le sens de la machine et dans le sens transversal, lors- qu'elles sont brusquement exposées à des températures de 99 à 100 C la densité du polyéthylène est de préférence inférieure à 0,9165, par exemple 0,9130 à 0,9150. Il est surprenant de constater que les pellicules prépa- rées suivant l'invention à partir de polyéthylène ayant une densité infé- rieure à 0,9165 rétrécissent davantage dans les deux sens, lorsqu'elles sont brusquement exposées à des températures supérieures à 100 C, telles que 105 et 108 C, que lorsqu'elles sont chauffées à une température de 100 C,
On a également constaté avec étonnement que des pellicules préparées suivant l'invention à partir de polyéthylène ayant une densité de 099165 à 0,9230 et ne présentant pratiquement aucun retrait lorsqu'elles sont brus- quement soumises à une température de 99 à 100 C, rétrécissent appréciable- ment dans les deux sens lorsqu'elles sont brusquement exposées à une tempé-
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rature sapérieure à 100 C, par exemple 105 et 108 C. En général, le rétré- cissement est d'autant plus grand que la température à laquelle la pelli- cule est exposée est plus élevée.
La température de la filière doit être inférieure à celle à la- quelle le polyéthylène se décompose et peut varier entre des limites assez larges. Des températures comprises entre 270 et 500 F (135-26000) peuvent être utiliséeso Des résultats satisfaisants ont été obtenus avec des tem- pératures de 270 à 390 F (135-200 C).
Le, procédé ou le dispositif de chauffage a peu d'importance à condition que la chaleur destinée à effectuer le rétrécissement soit appli- quée brusquement.Par exemple, le chauffage peut être effectué en plongeant brusquement la pellicule dans un milieu liquide chauffé et maintenu à la température désiréeo En variante, le chauffage peut être obtenu en exposant brusquement la pellicule à la température désirée obtenue par de l'air chaud, de la vapeur, de la chaleur de convection, etcoo
On peut utiliser n'importe quel milieu liquide qui n'affecte pas indésirablement la pellicule et peut être chauffé et maintenu à la tempé- rature désirée.Lorsque le contenu de l'emballage est un produit alimentai- re, le milieu liquide doit être de préférence non toxique.L'eau bouillan- te, le prooylène-glycol à 100 C, la glycérine à 10000,
un mélange de gly- cérine et d'eau à 100 C,etc., sont des exemples de milieux liquides permet- tant d'effectuer le rétrécissement à 99-100 C. Pour rétrécir la pellicule au-dessus de 100 C, il est préférable d'utiliser des milieux liquides qui ont des points d'ébullition égaux ou supérieurs à la température de rétré- cissement désiréeo Les milieux liquides suivants, maintenus aux températu- ' res indiquées, sont des exemples de produits qui ont été utilisés pour ré- trécir des pellicules de polyéthylène obtenues suivant l'invention à des températures supérieures à 100 C,
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<tb> Composition <SEP> liquide <SEP> Températures <SEP> C
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 105
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 108 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 95 <SEP> % <SEP> de <SEP> sirop <SEP> de <SEP> suore, <SEP> 5 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 106 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 80 <SEP> % <SEP> de <SEP> propylène <SEP> glycol, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> 80% <SEP> de <SEP> glycérine, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> 60 <SEP> % <SEP> de <SEP> propylène <SEP> glycol, <SEP> 40 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 102
<tb>
<tb> 60 <SEP> % <SEP> de <SEP> glycérine,
<SEP> 40 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 105
<tb>
<tb> Tétraéthylène <SEP> glycol <SEP> 105
<tb>
Les détails et la mise en oeuvre de l'invention ressortiront des exemples qui suivent qui ne sont toutefois donnés qu'à titre d'illustration de l'in vention et ne peuvent la limiter,,
Des pellicules de polyéthylène obtenues par le procédé du tube gonflé dans les conditions énoncées ci-après présentent les caractéristi- ques de rétrécissement suivantes
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<tb> INdice <SEP> Densité- <SEP> Repport <SEP> Ouverture <SEP> K <SEP> Tempé- <SEP> Vitesse <SEP> Epais- <SEP> % <SEP> de <SEP> rétréciossement
<tb> de <SEP> Densité <SEP> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> fi- <SEP> (pouces) <SEP> rature <SEP> des <SEP> rou- <SEP> seur <SEP> 99-100 C <SEP> 105 C <SEP> sens <SEP> sens
<tb> de <SEP> (g/cm3) <SEP> de <SEP> gon- <SEP> de <SEP> la <SEP> fi- <SEP> (pouces <SEP> rature
<tb> fusion <SEP> flement <SEP> lière <SEP> de <SEP> filiè- <SEP> (pieds/ <SEP> limes <SEP> de <SEP> la <SEP> trans- <SEP> de <SEP> la <SEP> trans- <SEP> de <SEP> la <SEP> trnaspouce)
<SEP> filiè- <SEP> min.) <SEP> de <SEP> machi- <SEP> versal <SEP> machi- <SEP> versai <SEP> machi- <SEP> versai
<tb> pouce <SEP> re <SEP> ( F) <SEP> min.) <SEP> de <SEP> pouce <SEP> ne <SEP> ne <SEP> ne
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 4,0 <SEP> 24 <SEP> 0,0015 <SEP> 325 <SEP> 20,0 <SEP> 2,0 <SEP> 41 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 6,0 <SEP> 24 <SEP> 0,000067 <SEP> 325 <SEP> 12,5 <SEP> 2,0 <SEP> 35 <SEP> 28 <SEP> 44 <SEP> 33 <SEP> 46 <SEP> 34
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 4,0 <SEP> 24 <SEP> 0,0015 <SEP> 390 <SEP> 20,0 <SEP> 2,0 <SEP> 41 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 1,74 <SEP> 0,9184 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 270 <SEP> 20,5 <SEP> 1,9 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 25 <SEP> 22 <SEP> 50 <SEP> 53
<tb> 2,06 <SEP> 0,9220 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 275 <SEP> 13,5 <SEP> 2,
0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 58 <SEP> 50
<tb> 8,49 <SEP> 0,9173 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 345 <SEP> 14,0 <SEP> 2,0 <SEP> 50 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 60
<tb> 0. <SEP> 98 <SEP> 0,9184 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 270 <SEP> 18,5 <SEP> 1,8 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 7,0 <SEP> 26 <SEP> 0,00053 <SEP> 390 <SEP> 16,0 <SEP> 2,2 <SEP> 28 <SEP> 29- <SEP> - <SEP> 48 <SEP> 43 <SEP>
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 8,0 <SEP> 14 <SEP> 0,00022 <SEP> 390 <SEP> 12,0 <SEP> 2,2 <SEP> 21 <SEP> 27- <SEP> - <SEP> 37 <SEP> 39
<tb>
Les densités sont à 25 C après vielilisement au four à 60 C pendant 48 heures et sont corrigées pour le flottement dans l'air.
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Le rétrécissement est déterminé par le procédé suivant:
On découpe un échantillon de pellicule pour lui donner les dimen- sions de 4 1/2 pouces x 1/2 pouce (114 x 13 mm), la plus grande dimension étant parallèle au sens d'extrusion. On fixe par une pince un poids de
0,5-1,0 gramme à une extrémité de l'échantillon et on marque cet échantil- lon à 4 pouces (101 mm) de l'extrémité libre. '
L'échantillon est alors maintenu pendant une'courte période par l'extrémité libre , ' de telle sorte que l'extrémité inférieure ménie du poids soit environ à 6 pouces (152 mm) au-dessus de la surface d'un bain de li- quide bien agité à la température choisie, et on laisse tomber librement l'échantillon.
Un tamis à environ 6 pouces en dessous de la surface du liquide chaud procure un moyen pratique de reprendre l'échantillon qui doit rester immergé pendant 5 secondes. Le rétrécissement en % dans le sens de la machine est alors déterminé en mesurant la distance entre la marque et l'extrémité libre de l'échantillon.
Cet essai est répété avec un échantillon semblable découpé pa- rallèlement au sens transversal, pour déterminer le rétrécissement dans ce sens. Un allongement est considéré comme un rétrécissement négatif, pour faciliter les mesures.
La pellicule de l'invention a un allongement d'au moins 100% dans un sens comme dans l'autre et une reprise élastique d'au moins 55% et dans certains cas 75% ou plus. Pendant l'allongement, la pellicule ne pré- sente aucun étranglement et l'absence de cet étranglement pendant l'allon- gement permet un allongement uniforme.
Le procédé pour déterminer la capacité d'allongement et la re- prise élastique est le suivants
On marque une unité de longueur sur une bande de pellicule et on étire la pellicule jusqu'à ce qu'on ait atteint l'allongement désiré. On supprime alors immédiatement la force et on laisse jouer la reprise élas- tique. La longueur finale entre les marques est alors mesurée et la repri- se en % est calculée à partir de cette mesure.
La pellicule obtenue suivant l'invention est utile pour emballer n'importe quel objet sur la surface duquel l'emballage doit s'appliquer étroitement. Elle est particulièrement utile pour emballer des produits a- limentaires à conserver en frigo ou en glacière.
En pratique, l'objet à emballer est introduit dans un sac formé d'un tube sans soudure obtenu comme décrit plus haut et dont une extrémi- té est soudée à chaud. Dans la forme d'exécution où le sac doit être ré- tréci par la chaleur, le sac est suffisamment large pour permettre une in- troduction facile de l'objet. Après l'introduction de l'objet, l'extrémi- té ouverte est fermée ou soudée et l'emballage est soumis à l'action de la chaleur pendant une période assez courte, par exemple 15 secondes et de préférence 5 secondes au moins, pour provoquer le rétrécissement du sac et lui faire épouser l'objet à emballer. On fait de préférence le vide dans l'emballage, avant de fermer ou de souder l'extrémité ouverte.
Dans la forme d'exécution où la pellicule doit former un emballa- ge étroitement serré par son élasticité, le périmètre du sac est inférieur à celui de l'objet à y emballer. Le périmètre du sac est agrandi, par exem- ple en l'étirant pour que l'objet puisse y être introduit. Si on le désire, l'étirage peut être effectué en appliquant le vide à la paroi périphérique du sac. Après que l'objet a été introduit dans le sac, on ramène la pres- sion à la normale et le sac épouse alors la surface de l'objet. En varian- te, la périphérie du sac peut être agrandie en étirant sa paroi intérieure.
Après introduction de l'objet, on supprime la force d'étirage. Si on le
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désire, l'extrémité ouverte du sac peut être placée sur un entonnoir par lequel on peut faire passer l'objet à emballer. Dans cette forme d'exécu- tion, l'entonnoir déforme l'extrémité du sac en contact avec lui et per- met à l'objet d'entrer facilement dans le sac. Le mouvement continu de l'objet dans le sac détermine l'étirage de celui-ci et lui fait épouser intimement l'objet,,
Lorsque l'emballage obtenu par l'un ou l'autre de ces procédés contient un objet tel qu'un produit alimentaire devant être réfrigéré pour le conserver, on conserve l'emballage en frigo.
Lorsque l'objet est un produit alimentaire à congeler comme de la volaille, de la viande, etc., l'emballage est rapidement congelé et son contenu est congelé après que l'emballage a été placé dans des conditions appropriées.
L'invention convient particulièrement pour obtenir des pellicu- les continues sous la forme de tubes aplatis à paroi mince. Bien que les exemples soient relatifs à des pellicules sous forme de tube ayant une épais- seur de paroi de 0,0018 pouce à 0,0022 pouce, des tubes ayant une épaisseur de paroi ne dépassant pas 0,0005 pouce (0,012 mm) ou atteignant 0,0040 pouce (0,10 mm) ou davantage, peuvent être fabriqués.
Lorsqu'on désire obtenir la pellicule sous forme de feuille, pré- sentant les propriétés décrites ci-dessus, le tube peut être fendu longi- tudinalement. Si on le désire, les pellicules fendues peuvent être trans- formées en tubes ou en sacs soudés qui peuvent être utilisés comme réci- pients rétrécissables ou extensibles pour l'emballage comme décrit plus haut.
Dans la présente description et les revendications, un rétrécis- sement appréciable ou un terme équivalent désigne un rétrécissement d'au moins 25%.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à la description ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication de pellicules minces flexibles sans support possédant des caractéristiques nouvelles et améliorées par le pro- cédé du tube gonflé, caractérisé en ce qu'on extrude à l'état fondu du polyéthylène susceptible de former des pellicules par un orifice annulai- re et on gonfle, ce tube à l'état plastique de formation suivant la formule dimension de l'orifice = K (rapport de gonflement)2, où la di- mension de l'orifice est la différence entre les rayons des lè- vres intérieure et extérieure de la filière et est au moins
0,007 pouce (0,18 mm).
K a une valeur en pouces ne dépassant pas 0,0018 (0,046 mm) et le rapport de gonflement, défini par largeur à plat du tube aplati diamètre extérieur de l'orifice est compris entre 3,5 et 8.