FR2819789A1 - Materiau d'operculage a large plage de thermoscellage - Google Patents
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Abstract
Le matériaucomprend un support et une couche de thermoscellage comprenant un vernis standardde thermoscellage, apte à être thermoscellé à températureT de thermoscellage comprise dans une plage de température DELTAT,typiquement de 40 degreC en allant 170degreC à 210degreC, et àêtre pelé avec une de force de pelage F variant de DELTAFsur ladite plage de température, et est caractérisé ence que ladite couche de thermoscellage comprend en outre un stabilisateurde la force de pelage, de nature et teneur choisies de manière àobtenir une force de pelage F'variant de AF'sur ladite plage de température,avec DELTAF'/ DELTAF au plus égal à 0,5.
Description
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MATERIAU D'OPERCULAGE A LARGE PLAGE DE THERMOSCELLAGE
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des vernis de thermoscellage et des matériau d'operculage enduits de tels vernis. Elle concerne typiquement les bandes d'operculage et opercules prédécoupés utilisés pour la fermeture de pots ou récipients, en PP ou en PS, contenant des produits frais, surtout des produits laitiers frais, et le plis souvent des yaourts.
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des vernis de thermoscellage et des matériau d'operculage enduits de tels vernis. Elle concerne typiquement les bandes d'operculage et opercules prédécoupés utilisés pour la fermeture de pots ou récipients, en PP ou en PS, contenant des produits frais, surtout des produits laitiers frais, et le plis souvent des yaourts.
ETAT DE LA TECHNIQUE Les matériaux d'operculage, qu'ils soient appliqués sous forme de bande en bobine ou d'opercules prédécoupés en piles, comprennent généralement : - un support S en feuille d'aluminium ou en PET, d'épaisseur voisine de 50 um, - le plus souvent, la face extérieure du support S est revêtue d'une impression Imp, généralement protégée extérieurement par un vernis de surimpression VSI, l'ensemble présentant une épaisseur allant de 5 à 20 um, - la face intérieure du support S est revêtue d'une couche de vernis de thermoscellage VTH, d'une épaisseur allant de 2 à 12 um, de sorte que la structure générale d'un matériau d'operculage peut être représentée symboliquement, de l'extérieur vers l'intérieur, par la formule : VSI/Imp/S/VTH.
Les vernis de thermoscellage VTH, VTH désignant par souci de simplification le vernis lui-même et la couche de ce vernis, comprennent classiquement un copolymère ester méthacrylique-oléfine. Dans le cas où le support est de la feuille d'aluminium, le vernis peut comprendre de 1 à 10% en poids (par rapport au copolymère méthacryliqueoléfine) d'une résine acétochlorure de vinyle modifée par un acide maléique de manière à augmenter l'adhérence du vernis VTH sur la feuille d'aluminium.
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PROBLEMES POSES Le problème principal posé par les matériaux d'operculage de l'état de la technique réside dans la sensibilité du vernis de thermoscellage VTH aux conditions de thermoscellage, en particulier à la température de thermoscellage.
En effet, classiquement, on observe une forte augmentation de la force de pelage F lorsque la température de thermoscellage augmente, avec par exemple une force de pelage de 4,5 N/15 mm à 170oC et 10,3 N/15mm à 210oC, soit une augmentation d'environ 130% entre 170 et 210 C, ce que l'on peut résumer par un coefficient de stabilité thermique AF/AT égal à (10, 3-4, 5)/ (210-170), et qui vaut donc environ 0,15 N/ C entre 170oC et 210 C.
Par force de pelage F, on entend la force d'ouverture initiale, communément appelée pop , par opposition à la force de pelage, généralement beaucoup plus faible, qui suit une fois que l'ouverture a été amorcée sur toute la largeur du cordon de scellage.
Ainsi, sauf à assurer une excellente régulation de la température des mors de scellage, et cela sur une grande largeur quand il s'agit d'appliquer sur des pots un matériau d'operculage en bande, les opercules peuvent présenter une assez grande plage de force de pelage, qui est propre à décontenancer le consommateur dans la mesure où certains pots vont apparaître comme plus durs à ouvrir que les pots habituels , alors que d'autres vont apparaître comme moins durs à ouvrir que les pots habituels, avec dans ce cas, un doute sur l'étanchéité du thermoscellage.
L'invention vise à obtenir un matériau qui, en dépit de grandes variations de température de scellage, conduit à une force de pelage relativement constante sur la plage de température de scellage AT habituelle.
Un problème annexe est d'obtenir le niveau souhaité de force de pelage F, de manière à ce que ce dernier apparaisse normal pour le consommateur, soit typiquement une valeur proche de 6N.
<Desc/Clms Page number 3>
En effet, d'une part, les forces de pelage F souhaitées ne sont pas nécessairement identiques en tous pays et pour tous types de consommateurs ou de produits. En outre, les développements de vernis de thermoscellage peut conduire à des formulations intéressantes, notamment sur un plan économique ou règlementaire, mais ne conduisant pas exactement à la force de pelage requise.
Il est donc intéressant pour le fabricant de matériau d'operculage de disposer de moyens adaptés pour moduler la force de pelage F.
L'invention vise à résoudre simultanément ces deux types de problèmes.
DESCRIPTION DE L'INVENTION Selon l'invention, le matériau d'operculage, en bande ou opercule prédécoupé, comprend un support et une couche de thermoscellage comprenant un vernis standard de thermoscellage, apte à être thermoscellé à température T de thermoscellage comprise dans une plage de température AT, typiquement de 40 oC en allant 170oC à 210oC, et à être pelé avec une de force de pelage F variant de AF sur ladite plage de température, et est caractérisé en ce que ladite couche de thermoscellage comprend en outre un stabilisateur de la force de pelage, de nature et teneur choisies de manière à obtenir une force de pelage F'variant de AF'sur ladite plage de température, avec AF'/AF au plus égal à 0,5.
Suite à ses travaux, la demanderesse a découvert la possibilité de modifier considérablement les vernis de thermoscellage existants en leur incorporant un stabilisateur de la force de pelage.
Elle a eu la surprise de constater, comme illustré sur les figures et les exemples de l'invention, la possibilité de résoudre simultanément tous les problèmes posés.
DESCRIPTION DE LA FIGURE
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La figure 1 est un diagramme illustrant les variations de le force de pelage F, en ordonnée, en fonction de la température T, en abscisse, sur la plage de température T allant de 170oC à 250oC. C. Sur ce diagramme, la force de pelage T est exprimée en g/15mm (1 g = 9, 81 10-3 N).
Ce diagramme comprend 6 courbes : - la courbe T correspond à un essai témoin réalisé avec un vernis de thermoscellage standard, - les courbes I, II, III et IV correspondent à 4 essais selon l'invention dans lesquels ladite couche de thermoscellage comprend en outre un stabilisateur de la force de pelage, respectivement à 10%, 20%, 35% et 45% en poids.
- la courbe I'correspond à un essai dans lesquels ladite couche de thermoscellage comprend en outre un stabilisateur de la force de pelage à 10% (comme pour la courbe 1), 20% en poids de talc.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Selon l'invention, ledit stabilisateur thermique peut être une résine non polaire, et de préférence, une résine d'hydrocarbure, qui peut être typiquement aliphatique ou aromatique.
Ces résines peuvent avoir un point de fusion compris entre 95 et 125OC.
Parmi ces résines non polaires et à base de monomère comprenant un noyau aromatique, la résine d'a-méthylstyrène, avec un point de fusion voisin de 115OC, est préférée.
La teneur en stabilisateur, en poids par rapport à ladite couche de vernis de thermoscellage pris à 100% de matière sèche, peut être comprise entre 5% et 50%.
Ladite teneur peut être supérieure à 10%, de manière à avoir AF'/AF inférieur à 0,3.
Ladite teneur peut être supérieure à 20%, de manière à avoir AF'/AF inférieur à 0,1, et de préférence inférieur à 0,05.
La figure 1 montre bien l'influence décisive de la teneur en stabilisateur thermique, au point que, vers 20% de stabilisateur, la pente AF'/AT de la courbe II correspondante
<Desc/Clms Page number 5>
approche zéro, et qu'elle devient légèrement négative tout en restant proche de zéro lorsque la teneur en stabilisateur passe de 20 % à 40%.
En outre, comme illustré sur la figure 1, ladite teneur peut être comprise entre 20 et 50%, et choisie de manière à abaisser la force de pelage F'à une valeur comprise entre 4 et 7 N/15mm, et de préférence entre 5 et 6,5 N/15mm.
L'invention permet donc bien de résoudre l'ensemble des problèmes posés puisqu'on peut obtenir simultanément une forte diminution de la pente AF/AT du vernis de référence, et une valeur donnée de la force de pelage F'selon l'invention, valeur située dans la plage de force de pelage voisine des 5 à 6 N/15 mm, qui est une plage préférée.
Selon l'invention, ledit matériau formant le support S peut être choisi parmi : feuille d'aluminium, film de PET, film de PP, film composite à plusieurs couches dont au moins une est une couche de PET, PP ou Al.
Ledit vernis standard de thermoscellage peut être un vernis du commerce comprenant typiquement un copolymère d'acide méthacrylique et d'oléfine.
Ledit support S peut comprendre une feuille d'Al, et dans ce cas, ladite couche de thermoscellage peut comprendre 1 à 10% en poids d'un additif d'accrochage sur l'aluminium, tel qu'un acétochlorure de vinyle modifié maléique.
En outre, comme illustré avec la courbe l'de la figure 1, ladite couche de thermoscellage comprend une charge minérale micronisée à une teneur pondérale de 5 à 30% en poids. Cette charge minérale peut être du talc. On voit sur la figure 1, par comparaison des courbes 1 et l', que cet additif peut décaler vers le bas la courbe donnant la force de pelage en fonction de la température.
EXEMPLES DE REALISATION
<Desc/Clms Page number 6>
On a préparé les 6 vernis qui correspondent aux 6 courbes de la figure 1, avec : - comme vernis de thermoscellage standard : une résine à base d'un copolymère ester méthacrylique-oléfine.
- comme stabilisateur : une résine d'a-méthylstyrène, - comme additif : du talc micronisé Ces 6 vernis de thermoscellage ont la composition suivante :
<tb>
<tb> COURBE <SEP> RESINE <SEP> STABILISATEUR <SEP> ADDITIF
<tb> STANDARD
<tb> T= <SEP> témoin <SEP> 100% <SEP> néant <SEP> néant
<tb> l <SEP> 90% <SEP> 10% <SEP> néant
<tb> il <SEP> 80% <SEP> 10% <SEP> 20%
<tb> II <SEP> 80% <SEP> 20% <SEP> néant
<tb> III <SEP> 65% <SEP> 35% <SEP> néant
<tb> IV <SEP> 60% <SEP> 40% <SEP> néant
<tb>
On les a appliqués sur de la feuille d'aluminium de 37 J. ! m d'épaisseur avec un grammage de 6g/m2 et on les a séchés à 150oC pendant 1 min, pour obtenir lesdits matériaux d'operculage.
<tb> COURBE <SEP> RESINE <SEP> STABILISATEUR <SEP> ADDITIF
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On les a appliqués sur de la feuille d'aluminium de 37 J. ! m d'épaisseur avec un grammage de 6g/m2 et on les a séchés à 150oC pendant 1 min, pour obtenir lesdits matériaux d'operculage.
On a ensuite thermoscellé ces matériaux d'operculage sur des pots à rebords en PP sur
thermocelleuse de type Brugger (V à différentes températures échelonnées entre 170 et 250 oC, et on a ensuite mesuré sur Instron (X) la force de pelage F ou F'des opercules.
thermocelleuse de type Brugger (V à différentes températures échelonnées entre 170 et 250 oC, et on a ensuite mesuré sur Instron (X) la force de pelage F ou F'des opercules.
Les valeurs obtenues ont été portées sur la figure 1.
Comme cela apparaît de manière immédiate, l'effet du stabilisateur est spectaculaire.
En conclusion, l'invention divulgue un enseignement précieux pour l'homme du métier. Grâce à l'invention, ce dernier est à même de produire un matériau d'operculage extrêmement tolérant en ce qui concerne la température de thermoscellage puisque il permet d'obtenir une température stable sur au moins 70oC, ce qui donne beaucoup de souplesse au conditionneur.
<Desc/Clms Page number 7>
L'invention fournit aussi un enseignement permettant de fabriquer un matériau d'operculage"sur mesure"en ce qui concerne la force de pelage, dans la mesure où le stabilisateur lui-même permet de diminuer, si besoin est, cette force de pelage, avec, en outre, la possibilité d'utiliser un additif minéral à cette fin. En effet, il apparaît clairement que la force de pelage devient sensiblement constante dès que la teneur en stabilisateur atteint 15-20 % en poids, et que, pour des teneurs supérieures, AF'/AF varie peu, alors que F'diminue quand augmente la teneur en stabilisateur, en passant d'environ 580 g/15mm pour une teneur de 20%, à environ 470 g/15mm pour une teneur de 35% et à environ 410 g/15 mm pour une teneur de 40%.
Enfin, il importe de remarquer que cet enseignement permet d'obtenir ces nouvelles performances sans coût additionnel, et même éventuellement avec une légère diminution des coûts de fabrication, compte tenu des prix respectifs de la résine standard, du stabilisateur et de l'additif.
Claims (12)
1. Matériau d'operculage, en bande ou opercule prédécoupé, comprenant un support et une couche de thermoscellage comprenant un vernis standard de thermoscellage, apte à être thermoscellé à température T de thermoscellage comprise dans une plage de température AT, typiquement de 40 oC en allant 170oC à 210oC, et à être pelé avec une de force de pelage F variant de AF sur ladite plage de température AT, caractérisé en ce que ladite couche de thermoscellage comprend en outre un stabilisateur de la force de pelage, de nature et teneur choisies de manière à ce que la variation AF'de sa force de pelage F'sur ladite plage de température AT soit telle que AF'/AF soit au plus égal à 0,5.
2. Matériau selon la revendication 1 dans lequel ledit stabilisateur thermique est une résine non polaire, de préférence une résine d'hydrocarbure aliphatique ou aromatique.
3. Matériau selon la revendication 2 dans lequel ladite résine est une résine d'a- méthylstyrène.
4. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel la teneur en stabilisateur, en poids par rapport à ladite couche de vernis de thermoscellage pris à 100% de matière sèche, est comprise entre 5% et 50%.
5. Matériau selon la revendication 4 dans lequel ladite teneur est supérieure à 10%, de manière à avoir AF'/AF inférieur à 0,3.
6. Matériau selon la revendication 5 dans lequel ladite teneur est supérieure à 20%, de manière à avoir AF'/AF inférieur à 0,1, et de préférence inférieur à 0,05.
7. Matériau selon la revendication 6 dans lequel ladite teneur est comprise entre 20 et 50%, et choisie de manière à abaisser la force de pelage F'à une valeur comprise entre 4 et 7 N/15mm, et de préférence entre 5 et 6,5 N/15mm.
<Desc/Clms Page number 9>
8. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel le matériau formant le support S est choisi parmi : feuille d'aluminium, film de PET, film de PP, film composite à plusieurs couches dont au moins une est une couche de PET, PP ou Al.
9. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ledit vernis standard de thermoscellage est un copolymère d'acide méthacrylique et d'oléfine.
10. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel, ledit support S comprend une feuille d'Al, et dans lequel ladite couche de thermoscellage comprend de 1 à 10% en poids d'acétochlorure de vinyle modifié maléique.
11. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel ladite couche de thermoscellage comprend une charge minérale micronisée à une teneur pondérale de 5 à 30% en poids.
12. Matériau selon la revendication 11 dans lequel ladite charge minérale est du talc.
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