Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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EMBALLAGE BIODEGRADABLE, SON PROCEDE DE FABRICATION ET SES UTILISATIONS
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine des articles
biodégradables.
En particulier, la présente invention se réfère à un emballage, telle
qu'une barquette, biodégradable allégé en poids, à son procédé de fabrication,
ainsi qu'a ses utilisations.
L'emballage selon l'invention peut notamment être utile dans le domaine
agricole pour le transport de légumes, de fruits ou encore de plantes, ou dans
le
domaine de l'alimentation pour l'emballage de denrée alimentaire (viande,
fromage, poisson) ou la cuisson de plat.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Afin de limiter l'impact des déchets sur l'environnement, les emballages
biodégradables, tels que les barquettes utilisées pour le conditionnement, le
stockage et/ou transport de denrées alimentaires, sont en plein essor et
remplacent peu à peu les emballages en matière plastique non biodégradable.
Dans ce domaine, il est par exemple connu d'utiliser des barquettes
fabriquées dans un matériau en acide polylactique (PLA). Ce matériau est
utilisé
soit pur, soit mélangé à d'autres matériaux biodégradables.
Lorsqu'il est utilisé pur le PLA est étanche à l'eau mais présente toutefois
l'inconvénient d'être cassant. Il est donc le plus souvent mélangé à un autre
matériau biodégradable.
Un autre inconvénient des matériaux biodégradables, y compris le PLA,
est qu'ils ne forment pas une barrière aux gaz, par exemple à l'oxygène. Dans
le
domaine de l'emballage alimentaire, si une barquette en matériau biodégradable
est utilisée et que l'on souhaite réaliser une barrière aux gaz (et
éventuellement à
l'eau) un film, le plus souvent non-biodégradable, est utilisé.
On connait également dans l'état de la technique le document
FR 2 947 205. Ce document décrit une barquette biodégradable étanche à l'eau
et/ou apte à former une barrière au gaz. La barquette est notamment réalisée à
partir d'un matériau multicouche composé d'une première couche en
agromatériau, d'une deuxième couche en papier et d'une troisième couche en
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résine biodégradable, la couche en papier étant prise en sandwich entre la
première couche en agromatériau et la troisième couche en résine.
Cependant, cette barquette présente l'inconvénient de présenter un
poids assez conséquent qui peut générer des coûts de fabrication relativement
élevés.
Le document EP 2 835 320 décrit un emballage comprenant un récipient
pourvu éventuellement d'un couvercle. Le récipient est formé d'un cadre rigide
constitué par des nervures en matière plastique formant le fond et les quatre
parois de l'emballage. Chacune des parois peut comprendre des nervures
additionnelles, dites de renforcement. Le fond et les quatre parois sont
formés par
différentes couches de papier ou de carton. Selon un premier mode de
réalisation,
les différentes couches de papier ou de carton formant le fond et les parois
de
l'emballage sont insérées dans un moule à injection, puis de la matière
plastique
est injectée afin de former le cadre rigide (nervures). Selon un second mode
de
réalisation, la matière en plastique est injectée dans le moule afin de former
le
cadre rigide, puis les différentes couches de papier ou de carton sont
positionnées
entre les nervures lorsque celles-ci sont encore à l'état collant résultant du
processus d'injection.
L'emballage décrit dans ce document présente toutefois l'inconvénient
d'être difficilement mis en oeuvre. Concernant le premier mode de réalisation,
il ne
semble pas possible de faire adhérer/coller les couches en carton lors de
l'étape
d'injection du cadre rigide, ceux-ci étant trop épais. En outre, il est
nécessaire de
positionner la couche formant le fond et les quatre couches formant les quatre
parois dans un moule d'injection, tout en les maintenant en place. Ce document
ne mentionne pas comment cela est réalisé. De plus, les zones d'angle du cadre
rigide étant formées par des nervures, il ne semble ainsi pas possible de
pouvoir
démouler la pièce après l'étape d'injection à cause notamment des contre
dépouilles inhérentes à l'injection. Le second mode de réalisation semble
quant à
lui difficilement réalisable à l'échelle industrielle ou nécessite des
machines
d'injection spécifiques.
Le document DE 20 2016 103684 décrit un panier en osier comprenant
un fond à partir duquel s'étend une paroi qui comprend des ouvertures. Un
récipient de forme hémisphérique est apte à venir se positionner à l'intérieur
du
panier en osier.
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Le document LU 49 758 décrit un cageot pour emballage de salades et
de produits de maraîchers. Il comprend une carcasse de cageot apte à recevoir
une caissette en feuille de matière plastique.
Ces deux documents ne sont toutefois pas destinés à l'emballage de
petit contenant du type barquette pour plat industriel. En outre, le support
en osier
du panier ou en bois du cageot n'est pas très léger.
Ainsi, il existe un besoin de disposer de nouveaux emballages
biodégradables qui présentent un poids allégé, tout en possédant d'excellentes
propriétés mécaniques (résistance à la compression verticale, aux pressions
latérales et sur le fond ou encore résistance aux chocs) qui garantissent la
fonctionnalité de l'emballage.
Il existe également un besoin de disposer d'un emballage qui soit
étanche à l'eau et apte à faire barrière aux gaz.
Il serait donc souhaitable de disposer de nouveaux emballages, en
particulier biosourcés et/ou biodégradables, non toxiques, aptes au contact
alimentaire, qui présentent un poids diminué par rapport aux emballages
traditionnellement utilisés par exemple dans le domaine de l'alimentaire
(emballage pour la cuisson ou emballage de fruits, légumes, viandes, fromages,
etc.), tout en présentant une certaine rigidité, de sorte que la barquette ne
perde
pas de sa fonctionnalité.
Un but de la présente invention est ainsi de proposer un nouvel
emballage qui évite, au moins en partie, les inconvénients susmentionnés.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention fournit une solution technique aux problèmes
identifiés ci-dessus.
La présente invention propose un emballage biodégradable comprenant :
(i) un support biodégradable comprenant un fond à partir du bord duquel
s'élève une paroi, de sorte à définir une face intérieure apte à contenir un
article,
tel qu'une denrée alimentaire ou une plante;
(ii) un film biodégradable,
caractérisé en ce que ledit support biodégradable comprend une ou
plusieurs ouvertures agencées sur le fond et/ou la paroi, ledit film
biodégradable
étant positionné sur ladite face intérieure dudit support biodégradable de
façon à
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obturer au moins lesdites ouvertures et en ce que ledit film biodégradable est
positionné sur ledit support biodégradable par la technique de l'étiquetage au
moulage.
Selon la présente invention, la technique de l'étiquetage au moulage
vient de l'anglais In Mold Labeling , encore appelée ci-après IML.
La Demanderesse a en effet découvert, de manière surprenante, que la
combinaison d'un support biodégradable présentant des ouvertures, à savoir des
zones évidées, et d'un film biodégradable apte à obturer les ouvertures,
permettait
de réaliser un emballage présentant à la fois un poids allégé et de bonnes
propriétés mécaniques. En effet, l'emballage selon l'invention est apte à
transporter, conditionner ou stocker des denrées alimentaires (viandes,
légumes
ou fruits) ou encore des plantes (par exemple, il peut être utilisé comme pot
de
fleur). Il est également adapté pour former des capsules, telles que des
capsules à
café.
La Demanderesse a également découvert, de manière inattendue, que
cette combinaison était rendue possible grâce à l'emploi de la technique de
l'IML.
En effet, un film biodégradable unique peut en effet être agencé sur le
support de
sorte à épouser sa face intérieure et ainsi combler les ouvertures et ce d'une
manière simple et facile à mettre en oeuvre (IML). De plus, la Demanderesse a
démontré que contrairement à ce qu'aurait pu s'attendre l'homme du métier, le
film
biodégradable (unique) selon l'invention ne forme pas de vagues lors du
démoulage de l'emballage. En effet, de façon connue, après l'étape
d'injection, la
matière plastique injectée se rétracte lors du démoulage (retrait du
plastique). Il
est donc attendu qu'un film biodégradable positionné lors de cette étape
d'injection et qui lui ne se déforme pas (pas de retrait), formera
nécessairement
des vagues lors du démoulage de l'emballage dû au retrait de la matière
plastique.
Cet effet (déformation du film) qui amoindrit la fonctionnalité de l'emballage
ainsi
que son esthétisme ont été démontrés dans un essai comparatif illustré dans la
partie expérimentale ci-dessous.
Selon l'invention, biodégradable se dit d'un composé, emballage, film
qui peut sous l'action : d'organismes biologiques (bactéries, champignons,
algues...) dans un environnement favorable (conditions de température,
d'humidité, de lumière, d'oxygène, etc.), de l'humidité, de l'oxygène et de la
chaleur, se décomposer, se dégrader, et devenir bio-assimilable. En général,
le
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résultat de cette dégradation est la formation d'eau, de CO2 (dioxyde de
carbone)
et/ou de méthane et éventuellement de sous-produits (résidus, nouvelle
biomasse), non toxique pour l'environnement (définition issue de la norme
européenne EN NF 13432 de 2001 portant sur les exigences relatives aux
5
emballages valorisables par compostage et biodégradation.) Cette propriété est
mesurée par des tests standards et normalisés (ISO 14855 de 2005 :
biodégradabilité en conditions de compostage contrôlé). En particulier, pour
qu'un
matériau soit considéré biodégradable, celui-ci doit être en mesure
d'atteindre
90% de biodégradation en moins de 6 mois (norme NF EN 13432 de 2001).
Par film biodégradable selon l'invention, on entend tout support
biodégradable plat présentant une épaisseur allant de 10 ilm à 300 ilm, de
préférence de 10 ilm à 200 ilm, en particulier de 30 à 150 ilm, pouvant par
exemple se présenter sous forme de feuille. Un film biodégradable selon
l'invention sera décrit ci-après.
En particulier, l'emballage biodégradable selon l'invention (support + film
biodégradable) répond à la norme NF T51800 (2015) relative au plastique
compostable domestique.
Généralement, le film biodégradable, présente une épaisseur inférieure
ou égale à 0,3 mm, de préférence inférieure ou égale à 0,2 mm et typiquement
inférieure ou égale à 0,1mm, tandis que le support biodégradable (formant le
fond
et la paroi de l'emballage) présente une épaisseur allant de 0,3 mm à 2 mm, de
préférence allant de 0,5 mm à 1,5 mm et typiquement de 0,6 mm à 1,3 mm.
L'emballage selon l'invention présente ainsi un avantage certain par
rapport aux nombreux emballages biodégradables disponibles sur le marché et
qui ne répondent pas à cette norme NF T51800 (2015), du fait notamment qu'ils
sont formés par un film trop épais (épaisseur supérieure à 0,3 mm).
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'emballage
conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les
combinaisons
techniquement possibles, sont les suivantes :
- le support biodégradable est en agromatériau biodégradable, en
polymère thermoplastique biodégradable ou un de leurs mélanges;
- ledit film biodégradable est étanche à l'eau et/ou apte à faire barrière
au gaz;
- ledit film biodégradable est composé d'au moins une couche à base
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de cellulose, telle que du papier comme du papier kraft ou du papier
sulfurisé ;
- ledit film biodégradable est composé d'au moins une couche à base
d'au moins une résine ou à base d'au moins un polymère
thermoplastique biodégradable ;
- ledit film biodégradable est un film biodégradable multicouche
comprenant, une première couche à base de cellulose et une
deuxième couche à base d'au moins une résine ou à base d'au moins
un polymère thermoplastique biodégradable ;
- selon ce mode de réalisation, ladite couche à base de cellulose
repose au moins partiellement sur ladite couche à base d'au moins
une résine ou à base d'au moins un polymère thermoplastique
biodégradable, qui elle-même repose sur le support biodégradable,
de préférence la deuxième couche à base d'au moins une résine ou à
base d'au moins un polymère thermoplastique biodégradable est
prise en sandwich entre le support biodégradable et la première
couche à base de cellulose ;
- le polymère thermoplastique biodégradable pouvant composé le film
biodégradable ou le support biodégradable est choisi parmi : le poly
(acide glycolique) ; le poly(lactide) (PLA), le poly (acide lactique)
(PLA) et ses copolymères ; le poly(caprolactone) (PCL) ; les
poly(hydroxyalcanoate)s (PHA) comme le poly(hydroxy butyrate)
(PHB) ou le poly(hydroxybutyrate co-valerate) (PHBV) ; le
poly(éthylène adipate) (PEA) ; le poly(éthylène succinate) (PES) ; le
poly(butylène succinate) (PBS) ; le poly(butylène adipate) (PBA) ; le
poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT); le poly(butylène
succinate co-adipate) (PBSA) ou un de leurs mélanges ;
- le polymère thermoplastique biodégradable formant le film
biodégradable est de préférence un PLA bi-orienté ;
- la résine est choisie parmi : un polyester, un silicone ou un de leurs
mélanges ;
- l'emballage est operculable.
L'invention propose également un procédé de réalisation d'un emballage
tel que décrit ci-dessus mis en oeuvre dans un dispositif d'injection par
étiquetage
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au moulage (IML) dans un moule qui présente une première partie et une
deuxième partie, le procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) disposer sur la première partie du moule présentant une paroi, le film
biodégradable, de sorte que ledit film biodégradable recouvre au moins
partiellement, de préférence totalement, ladite paroi du moule ;
(b) mettre en contact la première partie du moule et la deuxième partie
du moule, ladite deuxième partie du moule présentant une forme complémentaire
à l'emballage, et
(c) procéder à l'injection de sorte à former le support biodégradable
comprenant des ouvertures, ledit film biodégradable étant disposé sur la face
intérieure dudit support biodégradable de façon à obturer au moins lesdites
ouvertures. ;
(d) récupérer l'emballage.
Selon un mode de réalisation, ledit film biodégradable comporte :
- une couche à base de cellulose, telle que du papier comme du papier
kraft ou du papier sulfurisé ; ou
- une couche à base d'au moins une résine ou d'au moins un polymère
thermoplastique biodégradable, tel qu'en polymère PLA bi-
orienté, ou un de leurs mélanges; ou
- une première couche à base de cellulose et une deuxième couche à
base d'au moins une résine ou à base d'au moins un polymère
thermoplastique biodégradable ; de préférence la deuxième couche
est prise en sandwich entre le support biodégradable et la première
couche en cellulose.
Avantageusement, la couche à base d'au moins un polymère
thermoplastique comprend au moins un polymère choisi parmi un PLA, tel qu'un
PLA bi-orienté et/ou la couche à base de résine comprend au moins une résine
choisie parmi : un polyester, un silicone ou un de leurs mélanges.
En particulier, le procédé comprend une étape supplémentaire suite à
l'étape (d) qui est la suivante :
(e) l'operculage dudit emballage dans une machine thermoscelleuse
operculeuse.
L'invention se réfère ainsi également à l'utilisation de l'emballage
susmentionné, pour le conditionnement, le stockage ou encore le transport de
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denrées alimentaires, telles que des fruits, légumes, viandes et/ou de plantes
et/ou la réalisation de capsule, telle que des capsules à café.
Enfin, l'invention se rapporte à l'utilisation de l'emballage décrit ci-dessus
pour la cuisson de denrées alimentaires.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'emballage
biodégradable, son procédé de fabrication, ainsi que ces utilisations, selon
l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons
techniquement possibles, sont décrites ci-dessous.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à
titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste
l'invention et
comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un support
biodégradable d'emballage selon un premier mode de réalisation de la présente
invention dans lequel seul le fond de l'emballage comprend des ouvertures;
- la figure 2 est une représentation schématique du support d'emballage
illustré en figure 1 comprenant en outre un film biodégradable recouvrant le
fond
du support;
- la figure 3 est une coupe transversale selon l'axe AA' de la figure 2
montrant le positionnement du film biodégradable par rapport au support de
l'emballage ;
- la figure 4 est une représentation schématique d'un support
biodégradable d'emballage selon un deuxième mode de réalisation de la présente
invention dans lequel le fond, ainsi que la paroi de l'emballage, comprennent
des
ouvertures ;
- la figure 5 est une photographie de l'emballage selon le deuxième
mode de réalisation illustré à la figure 4 montrant en particulier un angle de
l'emballage selon l'invention;
-
la figure 6 est une représentation schématique : (a) du film
biodégradable selon l'invention avant d'être inséré dans un moule d'injection
par la
technique de l'étiquetage au moulage IML, (b) du support biodégradable selon
l'invention sans le biofilm, et (c) de l'emballage selon l'invention, à savoir
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comprenant un support biodégradable dont la surface intérieure est recouverte
du
film biodégradable ; et
- la figure 7 (a) à (c) sont des photographies montrant un emballage
contrôle réalisé selon la technique de l'étiquetage au moulage IML,
l'emballage contrôle comprend un support comportant des ouvertures et un film
qui épouse la surface intérieure du support de sorte à obturer les ouvertures,
le
support et le film sont réalisés en polypropylène (PP) ;
- la figure 8 (a) à (c) sont des photographies montrant un emballage
selon l'invention réalisé selon la technique de l'étiquetage au moulage,
l'emballage
selon l'invention présente la même structure que l'emballage contrôle de la
figure
7, hormis que le support, ainsi que le film sont réalisés en PLA.
En se référant aux figures 1 à 6, un emballage 10 selon l'invention va
être décrit.
Cet emballage 10 est particulièrement adapté au conditionnement, au
stockage de denrées alimentaires (fraîches, lyophilisées ou congelées) ou
encore
à la cuisson de ces denrées alimentaires directement dans l'emballage 10.
L'emballage 10 peut également être utile dans le domaine agricole pour la
préparation et le conditionnement de plants afin de réaliser des pots de
fleurs par
exemple.
Tel que mentionné ci-dessus, l'emballage 10 comprend tout d'abord un
support biodégradable 1 comprenant un fond 2 à partir du bord duquel s'élève
une
paroi 3, de sorte à définir une face intérieure. Ainsi, cette face intérieure
correspond à la surface du fond 2 et à la surface de la paroi latérale 3
orientée
vers l'intérieur de l'emballage 10. Cette face intérieure délimite elle-même
l'espace
intérieur de l'emballage 10 apte à recevoir un article, tel qu'une denrée
alimentaire
ou une plante. Généralement, la paroi 3 est légèrement évasée.
La paroi 3 se termine de préférence par une bordure 4. Cette bordure 4
peut servir par exemple de support pour refermer l'emballage 10 par un
matériau
adéquat en fonction de l'utilisation souhaitée pour ledit emballage (cuisson,
etc.).
De préférence, l'emballage 10 est operculable et un film (non représenté
sur les figures) est apte à venir se thermo-sceller sur la bordure 4 de sorte
à
fermer/couvrir, généralement de façon hermétique, l'espace intérieur de
l'emballage 10. En effet, le support biodégradable 1 est assez rigide afin
d'endurer
une étape d'operculage de ce film dans une machine de thermo-scellage. En
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particulier, il est apte à endurer une pression allant de 0 bar à 3 bars, de
préférence de 0,5 bar à 2,5 bars et typiquement de 0,7 bar à 2,2 bars. Un tel
film
apte à être thermo-scellé est bien connu de l'homme du métier ; il est par
exemple
classiquement utilisé dans le domaine des barquettes alimentaires (plats
5 préparés) et peut par exemple correspondre à un film fabriqué en
polypropylène
(PP). De préférence, le film refermant l'espace intérieur de l'emballage 10
selon
l'invention est également biodégradable.
En général, le support biodégradable 1 présente ainsi la forme d'une
barquette.
10 Selon l'invention, ce support biodégradable 1 comprend une ou
plusieurs
ouvertures 5. Ces ouvertures 5 ou zones évidées permettent notamment d'alléger
le poids de l'emballage 10.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, on
peut voir que seul le fond 2 présente des ouvertures 5. Toutefois, selon un
deuxième mode de réalisation illustré notamment sur les figures 4 à 6, les
ouvertures 5 peuvent être agencées à la fois sur la paroi latérale 3 et sur le
fond 2.
En alternative, on peut prévoir que seule la paroi 3 comprend les
ouvertures 5.
En général, l'emballage selon l'invention présentera une ou plusieurs
ouvertures 5 à la fois sur le fond 2 et sur la paroi latérale 3.
Selon une caractéristique de l'invention, la surface prise par le ou les
ouvertures 5 par rapport à la surface totale de la face intérieure de
l'emballage 10
varie de 1 à 99%, de préférence de 50 à 99%, et typiquement de 70 à 99%. En
effet, selon l'invention, la surface intérieure de l'emballage 10 peut être
principalement composée par les ouvertures 5. On obtient ainsi, un emballage
de
poids très léger et présentant également de bonnes propriétés mécaniques.
Selon l'invention, une gamme de valeur variant de 1 à 99% inclut les
valeurs suivantes ou tous intervalles entre ces valeurs : 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ;
6 ; 7 ; 8 ;
9 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 18 ; 19 ; 20 ; 25 ; 30 ; 35 ; 40 ;
45 ; 50 ; 55 ;
60; 65; 70; 75; 80; 85; 86; 87; 88; 89; 90; 91; 92; 93; 94; 95; 96; 97;
98 ; 99.
Généralement, lorsqu'il y a plusieurs ouvertures 5, celles-ci sont
uniformément réparties au sein du support 1.
Selon un mode de réalisation particulier représenté en figure 4, le
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support biodégradable 1 peut se présenter sous la forme d'une structure
ajourée
symétrique ou d'une ossature symétrique présentant toujours un fond 2 et une
paroi 3. En particulier, le fond 2 est formé d'une tige longitudinale 22 et
d'une tige
transversale 23, qui sont reliées à une bordure périphérique 21. Le fond 2
comporte également des tiges en V 25 qui s'étendent depuis la tige
longitudinale 22 ou la tige transversale 23. Le fond 2 peut également
comprendre
au moins un disque de renfort 24 (ici 3) au niveau des jonctions entre les
tiges en
V et la tige longitudinale 22. Les ouvertures 5 présentes sur le fond 2 sont
ainsi
créées entre les différentes tiges 21, 22 et 25 et la bordure 21. La paroi 3
s'étend
de la bordure périphérique 21 à la bordure 4 de l'emballage et comprend
plusieurs
piliers verticaux 26 qui relient ces deux bordures 21 et 4. Les ouvertures 5
de la
paroi 3 sont ainsi créées entre les différents piliers 26. En outre, les tiges
en V
25 rejoignent la bordure périphérique 21 du fond 2 et finissent au niveau de
deux
paliers verticaux 26. Cette structure présente l'avantage de présenter de
nombreuses ouvertures Stout en gardant de bonnes propriétés mécaniques.
Afin de renforcer les propriétés mécaniques de l'emballage et garantir sa
fonctionnalité, l'emballage 10 comporte également un film biodégradable 6 qui
est
apte à venir épouser la face intérieure du support biodégradable de sorte à
obturer
au moins toutes les ouvertures 5.
Par un film , on entend que le film 6 est unique, à savoir qu'il n'y a
qu'un seul film qui couvre toutes les ouvertures 5 pouvant être présentes sur
le
fond 2 et/ou la paroi 3 du support 1. Toutefois, comme cela sera décrit ci-
après, ce
film 6 peut-être monocouche ou multicouches.
De préférence, le film biodégradable 6 recouvre à la fois le fond 2 et la
face intérieure de la paroi 3 du support biodégradable 1, autrement dit le
film
biodégradable recouvre la globalité de la face intérieur du support
biodégradable
1.
On obtient ainsi, un emballage pouvant être étanche à l'eau et apte à
former une barrière au gaz, tel que l'oxygène.
De préférence, le support biodégradable 1 est réalisé en agromatériau
biodégradable, en polymère thermoplastique biodégradable ou un de leurs
mélanges.
Selon un premier mode de réalisation, le support biodégradable 1 est
ainsi réalisé en agromatériau.
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Par agromatériau , on entend un matériau majoritairement composé
de matières premières d'origine agricole. En particulier de fibres et de
biopolymères naturels (amidon, cellulose...) ou de polymères synthétiques.
Généralement, l'agromatériau biodégradable peut être composé de
fibres, d'amidon et éventuellement d'un adjuvant (comme par exemple du PLA
(abréviations anglaises de Poly Lactic Acid ou en français, acide
polylactique) ou
des polyesters biodégradables).
L'agromatériau utilisé ici est composé préférentiellement de plus de 90%
(sur la matière sèche) de composés issus d'agro-ressources, c'est-à-dire de
composants tels par exemple l'amidon, des farines, des fibres, des polyesters
biodégradables, etc. La proportion de ces composés issus d'agroressources peut
même être de préférence de 100%, mais il peut contenir aussi des composants
tels des colorants par exemple non issus d'agro-ressources.
En général, le support biodégradable 1 présente selon la norme
internationale ISO 527 (2012), un module de traction d'au moins 600 N/mm2.
Selon la présente invention, un module de traction mesurée selon la
norme la norme internationale ISO 527 d'au moins 600 N/mm2 comprend les
valeurs suivantes ou tous les intervalles compris entre ces valeurs : 1500 ;
1550;
1600; 1650; 1700; 1750; 1800; 1850; 1900; 1950; 2000 ; 2100 ; 2200 ; 2300;
2400 ; 2500 ; 3000 ; 3500 ; 4000 ; etc.
Le support biodégradable 1 selon la présente invention peut présenter
une résistance à la flexion, mesurée comme décrit dans la norme NF EN 310
(1993), d'au moins 20N/mm2 et préférentiellement d'au moins 25 N/mm2 et un
module de flexion d'au moins 1500 N/mm2.
Selon l'invention, une résistance à la flexion d'au moins 20N/mm2
comprend les valeurs suivantes ou tous les intervalles compris entre ces
valeurs :
21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30 ; 31 ; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38;
39 ; 40 ; 41 ; 42 ; 43 ; 44 ; 45 ; 46 ; 47 ; 48 ; 49 ; 50 ; 51 ; 52 ; 53 ; 54
; 55 ; etc.
Généralement, le support biodégradable est en agromatériau choisi
parmi : les polysaccharides (tels que les amidons de pomme de terre, de maïs,
de
blé ou de riz), les protéines (telles que la caséine, le collagène, la
gélatine, le
gluten), ou un de leurs mélanges.
A titre d'exemple, l'agromatériau biodégradable convenant pour réaliser
le support biodégradable 1 selon l'invention peut être obtenu à partir de
granulats,
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comprenant au moins, (les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au
poids total de la matière sèche) :
- de 20% à 60% d'amidon ;
- de 3% à 20%, de protéines ;
- de 15% à 60% de cellulose, d'hémicellulose et de lignine ;
- de 1% et 15%, de lipides, et
- de 0,01 % et 10% de sucres.
Un tel agromatériau sous forme de granulats peut par exemple être
obtenu selon le procédé mentionné dans le document FR 2 783 740.
En particulier, le procédé de préparation de ces granulats à base de
matière végétale issue d'au moins une plante céréalière comprend les étapes
suivantes:
a) découpage en fragments de l'ensemble des parties aériennes de la
plante, ou d'une fraction substantielle de celles-ci,
b) broyage, ou cisaillement, des fragments jusqu'à l'obtention de
granulats présentant une taille moyenne comprise entre environ 0,01 et 10 mm,
de
préférence allant de 0,5 à lmm ;
c) ajustement de la teneur en eau des granulats jusqu'à atteindre un taux
d'hydratation global compris entre 10 et 35%.
Si le taux d'humidité résiduelle des fragments obtenus à l'issue de l'étape
a) est trop important, lesdits fragments peuvent être séchés jusqu'à atteindre
une
humidité résiduelle comprise entre environ 5 et 20%, de préférence allant de 7
à
13%.
Par partie aérienne de la plante , on entend les tiges, feuilles, rafles,
grains, spathes, mais aussi toute autre partie aérienne pouvant exister, en
fonction des espèces et variétés végétales.
La matière végétale est de préférence issue d'au moins une plante
céréalière. Elle peut néanmoins aussi comprendre de la matière issue d'une ou
plusieurs plantes non-céréalières.
Les plantes céréalières pouvant être utilisées pour la mise en oeuvre de
ce procédé, peuvent être toutes plantes céréalières dont les grains
contiennent
une quantité suffisante d'amidon, de préférence au moins 20% d'amidon en poids
de la plante entière. En particulier elles
peuvent être
le maïs, le blé dur, le blé tendre, le sorgho, l'avoine, le seigle et le riz.
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L'étape (a) susmentionnée peut-être mise en oeuvre en utilisant soit
l'ensemble des parties aériennes de la plante préalablement isolées, soit une
fraction substantielle de ces parties aériennes isolées. On entend par
fraction
substantielle au moins 80% en poids des parties aériennes de la plante. Elle
peut
aussi être mise en oeuvre en utilisant des parties aériennes
de plantes appartenant à des variétés, ou des espèces différentes.
En outre, de faibles quantités d'additifs peuvent être ajoutées à
l'une quelconque des étapes du procédé susmentionné, si nécessaire.
Tel qu'utilisé ici, la taille des granulats est mesurée par passage des
granulats à travers des tamis présentant des mailles de diamètres
décroissants. A
titre d'exemple, des granulats présentant une taille comprise entre 0,5 et 1
mm
passent au travers des mailles de 1 mm de diamètre, mais ne passent pas à
travers des mailles ayant un diamètre de 0,5 mm.
L'étape b) de broyage ou de cisaillement peut être mise en oeuvre à
l'aide d'un broyeur à marteau équipé de grilles présentant
des diamètres de maille adaptés. Elle peut être également mise en oeuvre à
l'aide
de tout autre dispositif connu de l'homme du métier et aboutissant à des
résultats
équivalents.
De tels granulats, ayant éventuellement subi une extrusion, présentent
un comportement comparable à celui d'un matériau thermoplastique et peuvent
alors être injectés dans un moule. L'utilisation de tels granulats est tout à
fait
comparable à celle des matières plastiques synthétiques telles le
polyéthylène, le
polypropylène et le polystyrène.
On peut utiliser ici, à titre d'exemple non limitatif, des matériaux tels ceux
obtenus lors de la mise en oeuvre des procédés décrits dans les exemples 1 à 4
du document FR 2 783 740.
Selon un deuxième mode de réalisation, le support biodégradable 1 peut
être réalisé à partir d'au moins un polymère thermoplastique biodégradable.
Le polymère thermoplastique biodégradable convenant pour former le
support biodégradable 1 peut être choisi parmi un polyester biodégradable, tel
que
le poly (acide glycolique) ; le poly(lactide) (PLA), le poly (acide lactique)
(PLA) et
ses copolymères ; le poly(caprolactone) (PCL) ; les poly(hydroxyalcanoate)s
(PHA) comme le poly(hydroxy butyrate) (PHB) ou le poly(hydroxybutyrate co-
valerate) (PHBV) ; le poly(éthylène adipate) (PEA) ; le poly(éthylène
succinate)
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(PES) ; le poly(butylène succinate) (PBS) ; le poly(butylène adipate) (PBA) ;
le
poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT); le poly(butylène succinate co-
adipate) (PBSA) ou un de leurs mélanges.
Généralement, selon ce mode de réalisation le support biodégradable 1
5 est réalisé en PLA.
Le PLA est un polyester aliphatique thermoplastique linéaire ; il est
produit par plusieurs techniques notamment la condensation azéotropique,
polymérisation par condensation directe, ou polymérisation par formation de
lactide (ring-opening), la plus utilisée à l'échelle industrielle. En raison
de la nature
10 chirale de l'acide lactique, la stéréochimie du PLA est complexe. Comme
l'acide
lactique existe sous deux formes stéréo-isomères, le dimère obtenu à partir de
deux acides lactiques peut se présenter sous trois formes énantiomériques
différentes. Par la suite, le PLA peut exister sous trois formes
stéréochimiques :
poly (L-lactide) (PLLA), poly (D-lactide) (PDLA), et poly (DL-lactide)
(PDLLA).
15 Les copolymères de L-lactide et de D-lactide possèdent une
cristallisation inférieure à celle des homopolymères L-lactide, ainsi la
variation du
rapport L/D produit du PLA avec des propriétés différentes. Généralement, une
pureté stéréochimique élevée (L- plus élevé) favorise la cristallisation du
matériau,
ceux qui sont riches en isomères D (15 %) sont amorphes. Le PLA possède une
cristallinité d'environ 37%, une température de transition vitreuse entre 50
et 80 C
et une température de fusion entre 173 et 178 C.
Le PLA se dégrade facilement dans un compost industriel en 3 mois
voire en 6 mois au maximum, contrairement aux plastiques conventionnels, tel
que le PE (polyéthylène) et PS (polystyrène) (entre 500 et 1000 ans). La
dégradation des polymères se produit principalement par scission des chaînes
principales ou des chaînes latérales des macromolécules. Elle est généralement
induite par activation thermique, hydrolyse, activité biologique (enzymes),
oxydation, photolyse ou radiolyse.
De manière générale, le support biodégradable 1 selon l'invention résiste
à des températures allant jusqu'à 160 C, en particulier allant jusqu'à 150 C
et
typiquement allant jusqu'à 120 C, tel que par exemple comprise entre ¨ 30 C et
110 C.
Selon l'invention, une température allant jusqu'à 160 C comprend au
moins les températures suivantes ou tous intervalles compris entre celles-ci :
-
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3000; 200C;- -
10 C; -5 C; 000; 2000; 5000; 6000; 7000; 8000; 9000;
10000; 110 C; 120 C; 130 C; 140 C; 150 C ;160 C.
Bien sûr, le support biodégradable 1 peut être formé à partir d'un
mélange d'un agromatériau décrit ci-dessus avec un ou plusieurs des polymères
thermoplastiques susmentionnés.
Selon l'invention, l'épaisseur du support biodégradable 1 dépendra de
l'utilisation que l'on souhaite faire de l'emballage 10. En fonction de la
résistance
mécanique souhaitée, le support biodégradable 1 présentera une épaisseur plus
ou moins importante.
Dans le domaine de l'emballage, on peut prévoir par exemple une
épaisseur de l'ordre du millimètre ou de quelques millimètres.
Tel que mentionné ci-dessus, le support biodégradable 1 est recouvert et
notamment au moins au niveau de ou des ouvertures 5 par un film biodégradable
6.
Selon un premier mode de réalisation, le film biodégradable 6 comprend
une monocouche à base de cellulose.
De préférence, la couche à base de cellulose correspond à du papier
comme du papier kraft, du papier sulfurisé, du papier filtre, un intissé, du
coton ou
une de leurs combinaisons. Typiquement, la couche de cellulose est en papier
kraft et/ou en papier sulfurisé.
En général, la couche à base de cellulose présente une résistance à
l'éclatement allant de 0,2 à 3 kg/cm2.
En particulier, le papier kraft présente l'avantage d'être très résistant. Il
est obtenu avec des pâtes à base de bois traitées à la soude. Le bois utilisé
généralement est du bois résineux, de type pin ou sapin.
Le papier utilisé ici peut présenter différents grammages en fonction de
l'utilisation faite du matériau multicouches. A titre d'exemple non limitatif,
le papier
kraft utilisé présente un grammage compris entre 40 et 180 g/m2.
Selon ce mode de réalisation, la couche en cellulose peut présenter une
épaisseur allant de 10 à 200 ilm, de préférence de 30 à 150 ilm.
A titre d'exemple, le papier kraft commercialisé par la société LEIPA sous
la référence VKP80 convient comme membrane papier selon la présente
invention.
Selon un deuxième mode de réalisation, le film biodégradable 6
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comprend une monocouche à base d'une résine ou à base d'au moins un
polymère thermoplastique biodégradable.
Selon une première caractéristique de ce mode de réalisation, le film
peut correspondre à une monocouche à base d'au moins une résine.
Le terme résine est utilisé ici dans son sens large et désigne ici une
matière organique solide, semi-solide ou pseudo-solide qui présente une
tendance
à fluer lorsqu'elle est soumise à une contrainte.
En particulier, la couche résine peut être par exemple également un
polyester(s), un silicone ou un de leurs mélanges.
A titre d'exemple, le ou les polyesters convenant pour réaliser la couche
de résine peuvent être généralement choisis parmi : poly(butylène adipate-co-
téréphtalate) (PBAT), poly(butylène succinate-co-adipate) (PBSA),
poly(butylène
succinate-co-lactide) (BPSL), poly(butylène succinate-co-téréphtalate) (PBST),
poly(butylène succinate) (PBS), polymères dérivés des acides lactiques (PLA),
polycaprolactones (PCL), polyesteramines (PEA), polyglycolide (PGA),
poly(méthylène adipate-co-téréphtalate) (PTMAT), polymère d'alcool vinylique,
polyhydroxyalcanoate (PHA) ou un de leurs mélanges.
Une résine convenant pour la présente invention peut être en particulier
celle commercialisée sous la marque déposée NatureFlex et commercialisée par
la Société Futamura.
On peut aussi citer ici à titre d'exemple non limitatif l'utilisation d'un
film
biodégradable tel que décrit dans le document WO-2009/024812, pour réaliser la
couche de résine.
Selon une deuxième caractéristique de ce mode de réalisation, le film 6
peut correspondre à une monocouche à base d'au moins un polymère
thermoplastique biodégradable.
Généralement, le polymère thermoplastique biodégradable est choisi
parmi un biopolymère, un polyester ou un de leurs mélanges.
Un polymère est dit biodégradable selon l'invention lorsqu'il peut être
décomposé par des organismes biologiques (bactéries, champignons, algues...)
dans un environnement favorable (conditions de température, d'humidité,
de lumière, d'oxygène, etc.). Ainsi, un polymère biodégradable peut être issu
de
ressources renouvelables (poly(hydroxyalcanoate)s, amidon, etc.) ou de
ressources non renouvelables comme le poly(caprolactone) (polyester
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aliphatique).
D'une part, le polymère thermoplastique biodégradable selon l'invention
peut être choisi parmi un biopolymère, à savoir un polymère extrait de la
biomasse.
Un biopolymère convenant pour la présente invention peut être :
- un polysaccharide (amidon de pomme de terre, de maïs, de blé ou de
riz ; lignocellulosiques : bois, paille ; autres : chitine),
- une protéine, telle que la caséine, le collagène, la gélatine, le gluten,
la zéine,
- ou un de leurs mélanges.
D'autre part, le polymère thermoplastique biodégradable selon l'invention
peut être choisi parmi un polyester biodégradable obtenu par exemple à partir
de
microorganismes (par extraction), par synthèse conventionnelle à partir de bio-
monomères.
Un polyester thermoplastique biodégradable convenant dans le cadre de
la présente invention peut être choisi parmi : le poly (acide glycolique) ; le
poly(lactide) (PLA), le poly (acide lactique) (PLA) et ses copolymères ; le
poly(caprolactone) (PCL) ; les poly(hydroxyalcanoate)s (PHA) comme le
poly(hydroxy butyrate) (PHB) ou le poly(hydroxybutyrate co-valerate) (PHBV) ;
le
poly(éthylène adipate) (PEA) ; le poly(éthylène succinate) (PES) ; le
poly(butylène
succinate) (PBS) ; le poly(butylène adipate) (PBA) ; le poly(butylene adipate-
co-
terephthalate) (PBAT); le poly(butylène succinate co-adipate) (PBSA) ou un de
leurs mélanges.
Typiquement, le polymère thermoplastique biodégradable est le
poly(lactide) (PLA) et est en particulier un PLA bi-orienté. Le PLA bi-orienté
présente généralement des propriétés thermiques par rapport à un PLA classique
(non-orienté).
Un tel PLA bi-orienté (orientation bi-axiale) se distingue notamment d'un
PLA classique en ce qu'il est doublement étiré. Il peut être fabriqué de la
manière
suivante : étirement longitudinal lors de l'extrusion en ligne, puis étirement
transversal après reprise. Un tel PLA bi-orienté peut par exemple être
commercialisé par la société TAGHLEEF sous la référence D808 ou D813.
De préférence, le polyester thermoplastique convenant pour former
l'emballage 10 selon l'invention sera le poly(lactide), le poly (acide
lactique) (PLA)
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et un de leurs copolymères, ou encore un mélange poly(lactide)/ poly (acide
lactique) (PLA) et ses copolymères avec un poly(hydroxyalcanoate) (PHA).
Selon un troisième mode de réalisation et en se référant à la figure 3, le
film biodégradable 6 est multicouche et peut comprendre notamment une
première couche à base de cellulose 9 telle que décrite ci-dessus et une
deuxième couche 8 à base de résine ou d'au moins un polymère thermoplastique
biodégradable, également telle que décrite ci-dessus.
Selon une première caractéristique de ce mode de réalisation, la
deuxième couche 8 en résine ou en polymère thermoplastique biodégradable est
en général positionnée entre le support biodégradable 1 et la première couche
à
base de cellulose 9. En général, la face inférieure du support biodégradable 1
(fond et/ou paroi) est recouverte (contact direct) en partie et généralement
dans
son intégralité par la couche 8 en résine ou en polymère thermoplastique
biodégradable, qui elle-même est recouverte (contact direct) en partie et
généralement dans son intégralité par la couche de cellulose 9 (figure 3).
A titre d'exemple, la première couche 9 peut être en papier sulfurisé et la
deuxième couche 8 en PLA.
Selon une deuxième caractéristique de ce mode de réalisation, il est
possible que ce soit la couche à base de cellulose 9 qui soit prise en
sandwich
entre le support biodégradable 1 et la deuxième couche 8 en résine ou en
polymère biodégradable. En particulier, la face inférieure du support
biodégradable 1 (fond et/ou paroi) est recouverte (contact direct) en partie
et
généralement dans son intégralité par la couche de cellulose 9, qui elle-même
est
recouverte (contact direct) en partie et généralement dans son intégralité par
la
couche en résine ou en polymère thermoplastique biodégradable 8.
Dans ce cas, la première couche peut être en papier kraft et la deuxième
couche peut être à base de silicone.
En effet, le Demandeur a découvert que la première couche en cellulose
9 pouvait adhérer parfaitement au support biodégradable 1, tel que le support
biodégradable en agromatériau.
Toutefois, l'emploi d'une deuxième couche 8 en résine ou en polymère
thermoplastique entre le support biodégradable 1 et le couche en cellulose 9
permet en général d'améliorer les performances du support biodégradable 1 en
le
rendant par exemple étanche à l'eau et apte à former une barrière au gaz, ce
qui
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peut être utile pour le stockage de viande, de fromage par exemple ou de plat
cuisiné. Ce type de film 6 peut être un papier silicone.
La deuxième couche 8 qu'elle soit en polymère thermoplastique ou en
résine sert notamment à renforcer la couche à base de cellulose 9. C'est
pourquoi,
5
lorsqu'elle est présente, elle est appliquée sur celle-ci à raison d'au moins
5 g/m2,
de préférence d'au moins 10 g/m2, en particulier de 12 à 25 g/m2 et
typiquement
de 15 à 20 g/m2.
Au sens de l'invention, au moins 5 g/m2 englobe les valeurs suivantes :
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25,
etc.
10 Elle
présente une épaisseur allant en général de 5 ilm à 40 ilm,
typiquement de 10 ilm à 30 ilm.
La deuxième couche 8 selon l'invention est ainsi biodégradable et apte à
thermo-coller, thermo-souder la membrane à base de cellulose 9 au support
biodégradable 1.
15
Avantageusement, la première couche 9 peut être en papier sulfurisé et
la deuxième couche 8 est en PLA. Un tel film biodégradable 6 peut correspondre
au produit commercialisé par la société Ahlstrom sous la référence top lid 02
barrier for espresso réf. : SS5961092. Egalement, la première couche 9 peut
être en papier kraft ou papier blanc et la deuxième couche 8 est en silicone.
Un
20 tel
film biodégradable peut correspondre à un film biodégradable commercialisé
par la société MONDI sous la référence Advantage bakery release 1sC White .
Eventuellement, le polymère thermoplastique et/ou la résine du film
biodégradable 6 selon l'invention peuvent être additivés.
Ces additifs peuvent être :
- des agents antistatiques qui permettent notamment d'éviter le dépôt
de poussière en rendant le matériau thermoplastique formé conducteur en
surface
(des amines grasses éthoxylées, des polyols polyhydroxylés conviennent pour
l'additif selon l'invention) ;
- des agents antichocs (acryliques, etc.) ;
- des
lubrifiants afin de faciliter la mise en oeuvre en favorisant le
glissement (comme des cires, du stéarate de calcium...) ;
- des colorants/pigments comme des pigments insolubles dans le
polymère (noir de carbone, oxydes métalliques...) et des colorants organiques
solubles dans le polymère ;
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- des plastifiants afin de rendre le plastique plus flexible, plus
résilient
avec une température de transition vitreuse plus faible (comme le sorbitol, le
polyéthylène glycol, le glycérol, les esters d'acides gras, etc.) ;
- des charges permettant de diminuer le coût du matériau
thermoplastique, améliorer des propriétés mécaniques, obtenir une meilleure
tenue thermique, etc. comme les charges d'origine minérale (carbonate de
calcium, silice, talc, argile, noir de carbone...) ; les charges organiques
(farine de
bois, cellulose, amidon, céréales...), les charges métalliques permettant de
donner un caractère conducteur à la matrice) (aluminium, cuivre, zinc...) ; et
les
charges fibreuses (fibres de verre, fibres de chanvre, fibres de lin...) ;
- un additif permettant d'améliorer l'élongation à la rupture et le renfort
aux chocs d'un matériau polymère thermoplastique, et notamment d'un matériau à
base de polymères cassants biodégradables, tels qu'en poly(acide lactique)
comme un additif lipidique ;
- ou tous autres constituants utilisables avec les polymères
thermoplastiques, et ce dans les quantités habituellement utilisées dans le
domaine de la technique et connues de l'homme de l'art.
Ces autres additifs sont présents à hauteur de 0 à 59,5 %, de préférence
de 10 % à 50 % en masse par rapport à la masse totale dudit matériau
thermoplastique.
En particulier, les charges peuvent représenter à titre d'exemple 40 % en
masse par rapport à la masse totale du matériau thermoplastique. En
particulier,
le film biodégradable 6 sera adapté en fonction de l'utilisation souhaitée
pour
l'emballage.
Généralement, le film biodégradable 6 présente une contrainte selon la
norme internationale ISO 527 (2012), allant respectivement de 40 MPa à
400 MPa, de préférence allant de 45 à 350 MPa et en particulier allant de 50 à
300 MPa, et typiquement de 55 à 200 MPa.
De manière générale, le film 6 selon l'invention résiste à des
températures allant jusqu'à 160 C, et typiquement allant jusqu'à 130 C, tel
que
par exemple comprises entre ¨ 30 C et 120 C.
Ainsi, le film biodégradable 6 ou le support biodégradable 1 décrit ici, est
biodégradable selon la norme NF EN 13432 (novembre 2000).
L'emballage biodégradable 10 selon l'invention est ainsi généralement
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complètement recyclable par compostage.
Egalement, l'emballage biodégradable selon l'invention est apte à passer
dans un four ou un micro-onde (emballage micro-ondable) et résiste par exemple
à des températures allant jusqu'à 130 C, de préférence allant de 120 C et plus
.. particulièrement allant de ¨ 30 C à 120 C, comme de -10 C à 110 C.
De préférence, l'emballage 10 selon l'invention présente une forme
cylindrique de section variée qui est définie elle-même par la forme (le
contour) du
fond 2. Le fond 2 peut présenter diverses formes, dont une forme polygonale
(au
moins trois arêtes rectilignes reliées par des sommets) ou non-polygonale (au
moins une arête courbe, telle que ronde, ovale).
Généralement et comme cela est représenté sur les figures 4 à 6, le fond
2 présente une forme polygonale, telle que triangulaire, carré ou encore
rectangulaire, etc. et comprend par conséquent des angles qui définissent eux-
mêmes des zones d'angle 32 (zone où la paroi 3 change d'orientation) sur la
face
intérieure de l'emballage 10, reliées entre elles par des parois latérales 31.
Selon la présente invention, les angles présents sur le fond 2 ne forment
pas, de préférence, un angle droit ou ne sont sensiblement pas à angle droit.
Au
contraire, les angles sont arrondis, en chanfrein ou encore en biseau (bord
taillé
obliquement). Ainsi, les zones d'angle 32 de l'emballage 10 sont généralement
arrondies ou en pans coupés.
Ainsi, selon cette caractéristique, les zones d'angles 32 sont
généralement principalement formées par le film biodégradable 6, à savoir que
celui-ci recouvre au moins 60%, de préférence au moins 80% et en général au
moins 90% de la surface des zones d'angle 32, notamment lorsque ces zones
d'angle 32 comprennent des ouvertures 5. Dans ce cas, le support biodégradable
au niveau des zones d'angle sert principalement à donner l'orientation de la
paroi
3.
Selon l'invention, par au moins 60%, on entend les valeurs suivantes (en
pourcentage) ou tous intervalles compris entre ces valeurs : 60; 65; 70; 75;
80;
81 ; 82 ; 83 ; 84 ; 85 ; 86 ; 87 ; 88 ; 89 ; 90 ; 91 ; 92 ; 93 ; 94 ; 95 ; 96
; 97 ; 98 ;99 ;
etc.
Cette caractéristique présente notamment l'avantage de faciliter le
démoulage lors de la réalisation de l'emballage 10 (pas de dépouille qui
complexifierait le moule).
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Cependant, la bordure 4 forme quant à elle un angle sensiblement à
angle droit avec apport de matière au niveau de ces angles de sorte à
permettre le
thermo-scellage d'un film (operculage).
Généralement, le film biodégradable 6 est positionné sur le support
biodégradable 1 par la technique de l'étiquetage par moulage (IML pour
l'anglais
In-Mold Labelling).
Pour réaliser un matériau multicouche selon la présente invention, il est
proposé d'utiliser un procédé du type étiquetage au moulage en l'adaptant
toutefois.
Le procédé d'étiquetage au moulage consiste à déposer une étiquette en
matière synthétique dans un outillage d'injection lors de la fabrication d'un
emballage, lui aussi en matière synthétique. Il n'est pas du tout habituel
d'utiliser
un tel procédé avec du papier ou un film cellulosique. En outre, quand il
s'agit d'un
étiquetage, l'étiquette est bien entendu collée sur la face extérieure de
l'emballage
pour être visible du consommateur.
La présente invention propose de manière originale d'utiliser un procédé
issu du procédé IML.
La présente invention porte ainsi sur un procédé de réalisation d'un
emballage 10 tel que décrit ci-dessus mis en oeuvre dans un dispositif
d'injection
par étiquetage au moulage (IML) présentant un moule.
En particulier, le moule du dispositif IML présente une première partie
généralement fixe et une deuxième partie, qui est positionné en regard de la
première partie, et qui est généralement mobile. En particulier, la forme de
la
première partie correspond à la face intérieure de l'emballage 10 souhaitée,
tandis
que la forme de la deuxième partie présente une forme complémentaire à
l'emballage 10 souhaité.
Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes :
(a) disposer sur la première partie du moule présentant une paroi, le film
biodégradable 6 se présentant généralement sous le forme d'un film plat
prédécoupé, de sorte que ledit film biodégradable 6 recouvre au moins
partiellement ladite paroi du moule ;
(b) mettre en contact la première partie du moule et la deuxième partie
du moule et
(c) procéder à l'injection de sorte à former le support biodégradable 1
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comprenant des ouvertures 5, ledit film biodégradable 6 étant disposé sur la
face
intérieure dudit support biodégradable 1 de façon à obturer au moins lesdites
ouvertures 5,
(d) récupérer l'emballage (démoulage).
Bien sûr, les caractéristiques de l'emballage 10 sont également valables
pour la description du procédé selon l'invention. Dans la mesure où elles ont
déjà
été décrites ci-dessus, elles ne seront pas plus amplement détaillées ci-
dessous.
Ainsi, ledit film biodégradable 6 est tel que décrit ci-dessus.
Par exemple, lorsque le film 6 est multicouches et comprend une couche
en résine ou en polymère thermoplastique 8 qui est prise en sandwich entre le
support 1 et la couche à base de cellulose 9. Dans ce cas, généralement, lors
de
l'étape (a), la couche à base de cellulose est disposée contre la paroi de la
première partie du moule.
Alternativement, en fonction de l'emballage souhaitée, il est possible que
ce soit la couche en résine ou la couche en polymère thermoplastique
biodégradable qui soit disposée contre la paroi de la première partie du
moule.
Lorsque le film 6 est monocouche, celle-ci est simplement disposée
contre la paroi de la première partie du moule.
Ainsi, contrairement à un procédé IML traditionnellement utilisé, le film
.. biodégradable 6 est déposé sur la paroi de la première partie du moule
correspondant à la face intérieure de l'emballage souhaité en fonction du
nombre
et de la localisation des ouvertures 5.
Une fois la première partie du moule garnie de ou des couches formant
le film 6, le matériau formant le support biodégradable 1, tel que
l'agromatériau,
est injecté dans le dispositif IML (moule) par un procédé classique
d'injection,
connu de l'homme du métier et non décrit en détail ici.
On obtient ainsi un emballage selon l'invention avec une excellente
liaison entre le support biodégradable 1 à base d'agromatériau et la couche à
base de cellulose ou le cas échéant, entre le support biodégradable 1 à base
d'agromatériau et la couche en résine ou la couche en polymère biodégradable.
En particulier, lors de l'étape (a), le film biodégradable 6 se présente
généralement sous une forme prédécoupée.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 6, le film
biodégradable 6 peut être pré-découpé de sorte à former un emballage
présentant
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des zones d'angle 32 à pans coupés qui sont reliés par des parois latérales
33.
Selon ce mode de réalisation, le film biodégradable 6 prédécoupé
comprend une partie centrale 61 qui va former le fond 2 de l'emballage 10 lors
de
l'étape (d) de récupération (démoulage). Cette partie centrale 61 est
prolongée,
5 d'une part, par des volets latéraux 62, quatre si le fond 2 de
l'emballage est carré
ou rectangulaire. Ces volets latéraux 62 sont d'aspect général rectangulaire
et
vont se repliés lors de l'étape d'injection (c) afin de former les parois
latérales 31.
D'autre part, la partie centrale 61 est également prolongée par des volets
d'angles
63, également quatre si le fond 2 de l'emballage est carré ou rectangulaire.
Ces
10 volets d'angle 63 sont également d'aspect général rectangulaire et vont
se replier
lors de l'étape d'injection (c) afin de former les zones d'angle 32. En
particulier, les
volets d'angle 63 et les volets latéraux 62 sont séparés par des découpes en
V
64. Typiquement, les volets d'angle 63 sont ménagés entre deux volets latéraux
62 et entre deux découpes en V 64. Des découpes complémentaires peuvent
15 également être prévues sur les volets latéraux et/ou d'angle afin que le
film 6
épouse de manière précise la face intérieure de l'emballage 10 après
démoulage.
Ces différentes découpes évitent notamment les excès de matière lors de
l'étape
d'injection.
Les étapes (b) à (d) sont les étapes classiques d'une injection par IML et
20 sont bien connues de l'homme du métier.
En effet, l'étape de mise en contact (b) s'effectue par dépose
automatique avec une charge électrostatique ou une aspiration. Par exemple, le
robot POLYFLEX commercialisé par Machines Pages convient pour le procédé
selon l'invention.
25 L'étape (c) d'injection du ou des matériaux pouvant former le support
biodégradable 1 (agromatériau, résine, polymère biodégradable) s'effectue par
exemple à une vitesse allant de 10 à 200 mm/sec. Ce ou ces matériaux ont été
préalablement plastifiés, à savoir chauffés à une température de
plastification
allant de 120 à 230 C. Puis, une pression allant de 500 bars à 2400 bars est
exercée entre les deux parties du moule et l'ensemble est chauffé à une
température allant de 150 C à 220 C et de préférence de 160 C à 210 C. En
particulier, la durée du cycle est comprise entre 2 et 20 sec. Lors de cette
étape, le
film prédécoupé de l'étape (a) vient épouser parfaitement la forme du moule et
vient se souder au(x) matériau(x) injecté(s) formant le support biodégradable
1.
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Ainsi, le film 6 adhère et est collé à la face intérieure du support
biodégradable 1.
Il a été remarqué de manière surprenante que le support biodégradable
1, une fois injecté et durci, présentait un taux de retrait très faible et en
particulier
inférieur ou égal à 1%, de préférence inférieur ou égal à 0,8%, et typiquement
inférieur ou égal à 0,5%. Par un taux de retrait inférieur ou égal à 1%, on
entend
les valeurs suivantes et tous intervalles compris entre ces valeurs : 1 ; 0,9
; 0,8 ;
0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1 ; 0,09; 0,08; 0,07; 0,06; 0,05; 0,04; 0,03;
0,02; 0,01 ; etc. Le taux de retrait est généralement mesuré selon la norme
ISO
294-4 : 2001.
Pour un emballage, il est préférable de prévoir un étiquetage et/ou une
décoration. Il est ainsi possible de rajouter sur la couche en cellulose 9 un
nouveau complexe, formé par exemple d'un film cellulosique et d'une feuille de
papier, pour décorer et/ou étiqueter l'emballage.
Le multicouches ainsi obtenu permet de réaliser une barrière aux gaz et
d'obtenir une bonne étanchéité à l'eau.
La présente invention porte également sur l'utilisation de l'emballage
décrit ci-dessus :
- pour le conditionnement, le stockage ou encore le transport de denrées
alimentaires, telles que des fruits, légumes, viande, et/ou de plantes et/ou
la
réalisation de capsule, telle que des capsules à café ;
- pour la cuisson de denrées alimentaires.
Bien sûr, les utilisations selon l'invention présentent les mêmes
caractéristiques que celles décrites ci-dessus pour l'emballage ou pour le
procédé
de fabrication de l'emballage. Dans la mesure où elles ont déjà été décrites,
elles
ne seront pas plus amplement détaillées ci-dessous.
Ainsi, l'emballage 10 est bien adapté pour la réalisation d'emballages,
notamment dans le domaine de l'alimentaire mais d'autres utilisations peuvent
être
envisagées.
EXEMPLE
Un emballage comparatif (Fig.7 (a) à (c)) comprenant : un support
plastique non biodégradable en polypropylène (PP) et un film plastique
également
en PP a été fabriqué en suivant le procédé de l'invention (procédé par IML).
Le PP
est couramment utilisé pour réaliser des barquettes pour plat alimentaire. En
outre, l'emballage comparatif comprend de nombreuses ouvertures que ce soit
sur
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le fond et sur la paroi conformément aux caractéristiques de l'emballage selon
l'invention.
Un emballage selon l'invention ((Fig.7 (a) à (c)) comprenant un support
biodégradable en PLA et un film biodégradable en PLA a également été réalisé
en
suivant le procédé de l'invention.
A) Procédure générale
* Matières premières
Matière/Matériel
Référence, Caractéristique,
Fournisseur
Support en Polypropylène PP (contrôle) Réf RJ470M0 de chez Borealis
Film en Polypropylène (contrôle) PP 40 microns de chez TREOFAN
Support biodégradable (invention) PLA de poids moléculaire moyen en
poids M, de entre 1.104et 1.105 de
chez NatureVVorks IngeoTM 3251D
Film PLA (invention) INFIANAO
épaisseur 40 microns
référence 75423
Machine d'injection Presse à injecter les
thermoplastiques
type Arburg, NETSTAL, DEMAG
Le moule présente une première partie
et une deuxième partie, la deuxième
partie du moule présente une structure
complémentaire au support représenté
sur la fig.4
* Procédé de mise en oeuvre
Le procédé suivant a été suivi afin de réaliser les deux emballages
susmentionnés :
- un film en PP (exemple comparatif) et un film en PLA ont été découpés
de sorte à présenter la forme illustrée sur la figure 6(a) ;
- ce film en PP ou en PLA a ensuite été placé dans la première partie
d'un moule pour IML présentant une paroi de sorte que le film recouvre la
paroi du
moule ;
- la première partie du moule et la deuxième partie du moule ont été
mises en contact (phase de fermeture et de verrouillage lors d'un cycle
automatique en injection thermoplastique);
- on a procédé ensuite à l'injection à une vitesse de 75 mm/s, puis de 65
mm/s et enfin de 55 mm/s du matériau formant le support (celui-ci a été
préalablement plastifié à des températures allant de 170 à 200 OC pour le
matériau
PLA selon l'invention et de 180 à 220 OC pour le matériau PP comparatif) avec
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une pression allant de 2000 bars pour le matériau en PLA et de 1300 bars pour
le
matériau en PP, la durée du cycle est de 8 secondes, de sorte à obtenir un
support en PLA (invention) et un support en PP (exemple comparatif) comprenant
des ouvertures comme cela est illustré sur les figures 4 à 8; lors de cette
étape le
film en PLA selon l'invention ou en PP selon l'exemple comparatif va venir
épouser respectivement la surface intérieure du support en PLA ou en PP, de
sorte à obturer toutes les ouvertures ;
- on récupère l'emballage ainsi formé.
B) Résultats
Comme le montrent les photographies des figures 7, l'emballage
comparatif selon l'invention, pour une structure identique (le support en PP a
la
même forme/ossature que le support en PLA selon l'invention) ne présente pas
de
bonnes propriétés mécaniques : la structure se déforme aisément par simple
pression manuelle (fig.7 (a)) (aucune rigidité, la structure ne tient pas en
forme et
ne peut pas servir à contenir des contenants), contrairement à la structure de
l'invention qui reste rigide sous la pression exercée (Fig.8(c)).
En outre, le film en PP forme des vagues (Fig.7 (a) (b)). Ceci est
notamment dû au taux de retrait important du support en PP après injection,
tandis
que le film en PP, lui ne se rétracte pas. Au contraire, le film en PLA selon
l'invention ne forme aucune vague (le film reste tendu) sur le support en PLA
selon l'invention (Fig.8 (a) (b)) qui ne se rétracte pas ou très peu comme le
montre
le tableau ci-dessous.
Exemples Taux de retrait mesuré selon la
norme ISO 294-4 : 2001
Emballage comparatif 2.0%
Emballage selon l'invention 0,3%
