PROCEDE D'OUVERTURE FACILE D'UN OPERCULE THERMOSCELLE SUR LE BUVANT D'UN RECIPIENT EN VERRE ET RÉCIPIENT CORRESPONDANT

Description

[0001] La présente invention est relative aux emballages en verre (pot, flacon à large ouverture, bouteille, carafe,...) ayant un buvant constituant une surface de géométrie quelconque (annulaire, ovale, sensiblement rectangulaire ou autre) et sur lequel est thermoscellé un opercule métallique procurant une fermeture étanche.

[0002] Le buvant est initialement revêtu d'une couche de primaire de thermoscellage, tandis que l'opercule comprend une couche de résine thermoplastique qui permet le thermoscellage par l'application d'une température suffisante et d'une pression.

[0003] Les problèmes auxquels l'utilisateur de cette technique est confronté sont de plusieurs ordres.

[0004] Il est bien entendu primordial de garantir une fermeture étanche durable dans les conditions d'utilisation du produit emballé, pouvant comprendre des variations de température, voire des transformations biologiques de type fermentation... La conservation du produit dans le respect des conditions prescrites à cet effet doit être également garantie.

[0005] Le problème majeur posé par cette technique réside dans la force souvent trop importante à exercer pour ouvrir l'emballage par pelage de l'opercule. Cette force trop importante peut rendre l'opération difficile pour un jeune enfant ou une personne relativement faible. De plus, cette difficulté d'ouverture entraîne souvent la déchirure de l'opercule en plusieurs morceaux, accompagnée de résidus de résine thermoplastique de l'opercule laissés en adhésion sur la surface de thermoscellage.

[0006] On pourrait penser à mettre en oeuvre des opercules complexes multicouches polymères intégrant une couche à rupture cohésive, mais la surface de thermoscellage de l'emballage ouvert présente également des résidus adhérents de résine thermoplastique originaires de l'opercule.

[0007] Les inventeurs ont donc eu comme objectif de résoudre ces problèmes.

[0008] Ils y sont parvenus par l'invention qui a pour objet un procédé d'ouverture d'un opercule comprenant une feuille métallique et une couche de résine thermoplastique par l'intermédiaire de laquelle l'opercule est thermoscellé sur le buvant d'un pot ou récipient équivalent en verre, buvant préalablement revêtu d'un primaire de thermoscellage, l'opercule thermoscellé procurant une fermeture étanche du pot ou récipient équivalent en verre ; ce procédé se distingue par le fait que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 30 N, lors d'un pelage de l'opercule à 90 ° à une vitesse de 300 mm/min, et que le primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques.

[0009] Ainsi l'ouverture de l'emballage est-elle aisée même pour une personne relativement faible, et évite-t-on la déchirure de l'opercule en plusieurs morceaux lors de son pelage. Cette ouverture facile est maintenant obtenue tout en satisfaisant aux exigences d'étanchéité durable requises pour tous les contenus, notamment alimentaires.

[0010] Selon des caractéristiques préférées du procédé de l'invention :

• les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 28, de préférence 25 N ;
• l'ouverture de l'opercule ne laisse aucun résidu de sa couche de résine thermoplastique sur le buvant du récipient en verre.

[0011] L'invention a également pour objet un pot ou récipient équivalent (bouteille, flacon, carafe...) en verre apte à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le revêtement de primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques.

[0012] Dans une réalisation particulièrement intéressante, ledit matériau organique est le produit de séchage d'une dispersion aqueuse de copolymère éthylène-acide acrylique dont les fonctions acide carboxylique sont partiellement ou totalement neutralisées. Ce matériau organique peut être seul ou associé à au moins un autre matériau organique et/ou minéral - en plus des charges - dans le primaire de thermoscellage. Ce copolymère est solide et stable dans sa suspension à température ambiante ; la mise en oeuvre par voie aqueuse est avantageuse.

[0013] De plus le pot revêtu de primaire de thermoscellage ainsi obtenu peut être livré à son utilisateur-remplisseur sans délai, ce qui supprime la nécessité de stocker des volumes plus ou moins importants de pots avant leur livraison.

[0014] Le primaire de thermoscellage peut contenir des charges minérales ou organiques d'une seule ou de plusieurs natures chimiques, uniquement des charges minérales ou organiques ou les deux associées.

[0015] De préférence, lesdites charges minérales sont incorporées aux dispersions de primaire de thermoscellage sous forme d'agrégats ou de poudre de particules solides de tailles comprises entre 1 nm et 20 µm, de préférence entre 150 nm et 10 µm, d'un ou plusieurs matériaux choisis parmi les argiles, kaolin, mica, talc, silices, carbonates ou sulfates d'alcalino-terreux, oxydes métalliques.

[0016] Lorsque des charges organiques sont employées, elles sont avantageusement de nature chimique différente de celle du primaire de thermoscellage (c'est-à-dire du matériau le constituant à l'exclusion des charges) ainsi que de la résine thermoplastique de l'opercule, présentent une température de fusion supérieure à celle de ces deux constituants et consistent en particules de tailles comprises entre 1 nm et 20 µm, de préférence entre 150 nm et 10 µm. Lesdites charges organiques comprennent de préférence un ou plusieurs polymères assemblés sous forme de copolymère, de polymère greffé, d'alliage ou de structure core-shell choisis parmi les polyéthylène haute densité (PEHD), polypropylène (PP), polystyrène (PS), polyamide (PA), polyester, polyfluorure de vinylidène (PVDF), polytétrafluoroéthylène (PTFE), poly(éthylène glycol) (PEG), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyétheréthercétone (PEEK).

[0017] L'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant du récipient en verre est avantageusement

• au moins égale à 0,2, de préférence 0,9 et de manière particulièrement préférée 1,5 µm ;
• au plus égale à 4, de préférence 3 et de manière particulièrement préférée 2 µm.

[0018] Un autre objet de l'invention réside dans l'application d'un procédé, ou d'un pot ou récipient équivalent en verre décrits précédemment, à l'emballage de produits agroalimentaires, tels que laitiers ou à base de fruits, de viande (pâté...). En effet l'invention permet de garantir la conservation du contenu en respectant les conditions notamment de température prescrites à cet effet, et l'étanchéité de l'emballage dans de telles conditions de conservation du contenu.

[0019] L'invention est maintenant illustrée par les exemples suivants.

EXEMPLE 1 COMPARATIF

[0020] On utilise

• un pot en verre standard de type pot de yaourt ayant un diamètre extérieur de bague de 54,4 mm et une largeur de buvant de 4,2 mm, et
• un opercule composé d'une feuille d'aluminium de 47 µm d'épaisseur et d'une couche de résine thermoplastique déposée à 30 g/m², commercialisé par la société Alcan Packaging sous la référence Aluthène® 50 II E 114/2.

[0021] On dépose au rouleau un revêtement de primaire de thermoscellage sur le buvant du pot. Tout autre procédé par contact, tel que trempé, pinceau, tampon ... ou sans contact tel que projection, pulvérisation ... peuvent être employés.

[0022] Le primaire de thermoscellage est organique et consiste en une dispersion aqueuse de copolymère linéaire aléatoire éthylène-acide acrylique de poids moléculaire moyen en poids M_w d'environ 33 000 g/mol exprimé en équivalent polystyrène. Le copolymère comprend 9,1 % de motifs acide acrylique, 90,9 % de motifs éthylène. Les fonctions acide carboxylique de l'ionomère poly(éthylène-acide carboxylique) sont neutralisées à 100 % à l'ammoniaque. Le pH de la suspension est ajusté entre 8,5 et 9. Suivant le procédé d'application utilisé, l'extrait sec de primaire de thermoscellage mis en oeuvre varie de 0,2 à 10 % en masse ; il est ici de 9,5 % en masse.

[0023] Ce matériau présente un large pic de fusion entre 70 et 95 °C (Differential Scanning Calorimetry - DSC - 15 °C/min). Le profil infrarouge d'un extrait sec de ce matériau présente un rapport de pics C-H (3 020 - 2 736 cm^-1) sur C=O (1 772 - 1 633 cm^-1) de 3,2.

[0024] La surface de thermoscellage du pot en verre est recouverte au rouleau d'une couche uniforme de primaire d'une épaisseur sèche moyenne de 1,8 µm.

[0025] Le thermoscellage est réalisé selon des réglages standards appliqués en conditions industrielles, au moyen d'une thermoscelleuse à tête souple délivrant une poussée d'environ 1560 N. La tête est chauffée à 250 °C, de sorte que la température à l'interface pot/opercule atteigne 149 à 155 °C pour une durée d'application de pression par la tête chauffée de 1,5 s.

[0026] Le système ainsi assemblé est étanche.

[0027] Les forces de pelage sont mesurées par pelage à 90 °C à une vitesse de 300 mm/min. Le profil typique connu de pelage sur ce type de système peut se décrire selon trois forces : la force d'arrachement initiale (AI), la force d'écoulement (FE) et la force d'arrachement finale (AF).

[0028] Les valeurs indiquées ci-après sont, ainsi que dans les exemples suivants, des valeurs moyennes sur six pots :

AI = 39 N

FE = 26,2 N

AF = 50,6 N.

[0029] La moyenne de AI et AF est de 44,8 N. Le pelage de l'opercule est donc relativement difficile.

EXEMPLE 2

[0030] On reproduit l'exemple 1, à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage à une suspension de cloisite Na⁺ préalablement dispersée à la défloculeuse dans de l'eau désionisée à une vitesse comprise entre 500 et 1000 tours/min pendant 10 minutes. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont de 9,5 % en masse de primaire et de 0,6 % en masse de cloisite Na⁺.

[0031] On dépose au rouleau une couche homogène d'épaisseur sèche moyenne 1,8 µm.

[0032] On mesure

AI = 20,6 N

FE = 10,5 N

AF = 17,2 N.

[0033] La moyenne de AI et AF est de 18,9 N, correspondant à un pelage de l'opercule relativement facile, l'addition de cloisite Na⁺ ayant permis de diminuer de plus de 50 % la force requise à cet effet (à comparer à celle de l'exemple 1 comparatif).

[0034] L'opercule ne se déchire pas au pelage, après lequel on n'observe sur le buvant du pot aucun résidu de résine thermoplastique originaire de l'opercule. L'ouverture de l'emballage peut donc être qualifiée de propre.

EXEMPLE 3

[0035] On reproduit l'exemple 1 à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage sous agitation magnétique à une suspension aqueuse à pH 8,5 de polytétrafluoroéthylène (PTFE) dont les particules ont une taille moyenne de 155 nm et contenant un tensioactif qui n'interfère pas avec l'adhésion sur le verre. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont de 9,5 % en masse de primaire et de 4,5 % en masse de PTFE.

[0036] On dépose au rouleau un revêtement homogène d'épaisseur moyenne sèche identique à celle des exemples précédents.

[0037] On mesure

AI = 26 N

FE = 9,1 N

AF = 24,6 N.

[0038] La moyenne de AI et AF est de 25,3 N, correspondant à un pelage de l'opercule relativement facile, l'addition de PTFE ayant permis de diminuer de plus de 40 % la force requise à cet effet.

[0039] Les mêmes remarques qu'à l'exemple 2 s'appliquent.

EXEMPLE 4

[0040] On reproduit l'exemple 1 à la différence près que l'on mélange le primaire de thermoscellage sous agitation magnétique aux suspensions de cloisite Na⁺ et de PTFE des exemples 2 et 3. Les extraits secs dans le mélange obtenu sont ajustés à 9,5 % en masse de primaire, 0,38 % en masse de cloisite Na⁺ et 3 % en masse de PTFE.

[0041] La formulation est déposée selon le même procédé et la même épaisseur qu'aux exemples précédents.

[0042] On mesure

AI = 13,5 N

FE = 4,7 N

AF = 16 N.

[0043] La moyenne de AI et AF est de 14,8 N, correspondant à un pelage de l'opercule très facile, l'addition conjointe de cloisite Na⁺ et de PTFE ayant permis de diminuer de plus de 65 % la force requise à cet effet.

[0044] Les mêmes remarques qu'à l'exemple 2 s'appliquent.

Revendications

1. Procédé d'ouverture d'un opercule comprenant une feuille métallique et une couche de résine thermoplastique par l'intermédiaire de laquelle l'opercule est thermoscellé sur le buvant d'un pot ou récipient équivalent en verre, buvant préalablement revêtu d'un primaire de thermoscellage, l'opercule thermoscellé procurant une fermeture étanche du pot ou récipient équivalent en verre, caractérisé en ce que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 30 N, lors d'un pelage de l'opercule à 90 ° à une vitesse de 300 mm/min, et en ce que ledit primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces d'arrachement initiale et finale sont d'au plus 28, de préférence 25 N.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture de l'opercule ne laisse aucun résidu de ladite couche de résine thermoplastique sur ledit buvant.

4. Pot ou récipient équivalent en verre apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, dont le buvant est revêtu d'un primaire de thermoscellage, caractérisé en ce que le revêtement de primaire de thermoscellage comprend un matériau organique et/ou minéral auquel sont incorporées des charges minérales et/ou organiques.

5. Pot ou récipient équivalent en verre selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau organique est le produit de séchage d'une dispersion aqueuse de copolymère éthylène-acide acrylique dont les fonctions acide carboxylique sont partiellement ou totalement neutralisées.

6. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites charges minérales sont incorporées aux dispersions de primaire de thermoscellage sous forme d'agrégats ou de poudre de particules solides de tailles comprises entre 1 nm et 20 µm, de préférence entre 150 nm et 10 µm, d'un ou plusieurs matériaux choisis parmi les argiles, kaolin, mica, talc, silices, carbonates ou sulfates d'alcalinoterreux, oxydes métalliques.

7. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdites charges organiques sont de nature chimique différente de celle du primaire de thermoscellage ainsi que de la résine thermoplastique de l'opercule, présentent une température de fusion supérieure à celle de ces deux constituants et consistent en particules de tailles comprises entre 1 nm et 20 µm, de préférence entre 150 nm et 10 µm.

8. Pot ou récipient équivalent en verre selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites charges organiques comprennent un ou plusieurs polymères assemblés sous forme de copolymère, de polymère greffé, d'alliage ou de structure core-shell choisis parmi les polyéthylène haute densité (PEHD), polypropylène (PP), polystyrène (PS), polyamide (PA), polyester, polyfluorure de vinylidène (PVDF), polytétrafluoroéthylène (PTFE), poly(éthylène glycol) (PEG), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyétheréthercétone (PEEK).

9. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant est au moins égale à 0,2, de préférence 0,9 et de manière particulièrement préférée 1,5 µm.

10. Pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de revêtement de primaire de thermoscellage sec sur le buvant est au plus égale à 4, de préférence 3 et de manière particulièrement préférée 2 µm.

11. Application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 3 ou d'un pot ou récipient équivalent en verre selon l'une des revendications 4 à 10, à l'emballage de produits agroalimentaires.

Ansprüche

1. Verfahren zum Öffnen einer Deckelfolie, umfassend eine Metallfolie und eine Schicht aus thermoplastischem Harz mittels derer die Deckelfolie auf dem im Voraus mit einer Versiegelungsgrundierung beschichteten Öffnungsrand eines Tiegels oder gleichwertigen Behälters aus Glas versiegelt wird, wobei die versiegelte Deckelfolie einen dichten Verschluss des Tiegels oder gleichwertigen Behälters aus Glas bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangs- und Endabzugskräfte höchstens 30 N bei einem 90°-Abziehen der Deckelfolie mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min betragen, und dadurch, dass die Versiegelungsgrundierung einen organischen und/oder mineralischen Stoff umfasst, in dem mineralische und/oder organische Füllstoffe eingeschlossen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangs- und Endabzugskräfte höchstens 28 N, vorzugsweise 25 N betragen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Deckelfolie keinen Rückstand der Schicht aus thermoplastischem Harz auf dem Öffnungsrand hinterlässt.

4. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas, der für die Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist und dessen Öffnungsrand mit einer Versiegelungsgrundierung beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsgrundierungsbeschichtung einen organischen und/oder mineralischen Stoff umfasst, in dem mineralische und/oder organische Füllstoffe eingeschlossen sind.

5. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Stoff das Trocknungsprodukt einer wässrigen Dispersion eines Ethylen-Acrylsäure-Copolymers ist, dessen Carbonsäurefunktionen teilweise oder vollständig neutralisiert sind.

6. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Füllstoffe in den Versiegelungsgrundierungsdispersionen in Form von Aggregaten oder Pulver aus Feststoffteilchen eingeschlossen sind, deren Größen zwischen 1 nm und 20 µm, vorzugsweise zwischen 150nm und 10 µm betragen, aus einem oder mehreren Stoffen, die gewählt werden aus Tonen, Kaolin, Glimmer, Talk, Siliciumdioxiden, Erdalkalicarbonaten oder -sulfaten, Metalloxiden.

7. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Füllstoffe von chemischer Natur sind, die anders ist als jene der Versiegelungsgrundierung sowie des thermoplastischen Harzes der Deckelfolie, eine Schmelztemperatur aufweisen, die höher ist als jene dieser zwei Bestandteile, und aus Teilchen mit Größen, die zwischen 1 nm und 20 µm, vorzugsweise zwischen 150 nm und 10 µm betragen, bestehen.

8. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Füllstoffe ein oder mehrere Polymere umfassen, die als Copolymer, Pfropfpolymer, Polymerlegierung oder Core-Shell-Struktur verbunden sind, die gewählt werden aus Polyethylen hoher Dichte (PE-HD), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyamid (PA), Polyester, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylenglykol (PEG), Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyetheretherketon (PEEK).

9. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der trockenen Versiegelungsgrundierungsbeschichtung auf dem Öffnungsrand wenigstens gleich 0,2, vorzugsweise 0,9 und besonders bevorzugt 1,5 µm ist.

10. Tiegel oder gleichwertiger Behälter aus Glas nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der trockenen Versiegelungsgrundierungsbeschichtung auf dem Öffnungsrand höchstens gleich 4, vorzugsweise 3 und besonders bevorzugt 2 µm ist.

11. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eines Tiegels oder gleichwertigen Behälters aus Glas nach einem der Ansprüche 4 bis 10 beim Verpacken von Lebensmittelprodukten.

Claims

1. Method for opening a seal comprising a metal foil and a layer of thermoplastic resin via which the seal is heat-sealed to the rim of a glass jar or equivalent container, said rim having been coated beforehand with a heat-sealing primer, the heat-sealed seal providing hermetic closure of the glass jar or equivalent container, characterized in that the initial and final tear forces are not more than 30 N on peeling of the seal at 90° at a speed of 300 mm/min, and in that said heat-sealing primer comprises an organic and/or inorganic material in which organic and/or inorganic fillers are incorporated.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the initial and final tear forces are not more than 28, preferably 25 N.

3. Method according to either of the preceding claims, characterized in that opening the seal does not leave any residue of said thermoplastic resin layer on said rim.

4. Glass jar or equivalent container suitable for implementation of a method according to any of the preceding claims, of which the rim is coated with a heat-sealing primer, characterized in that the coating of heat-sealing primer comprises an organic and/or inorganic material in which organic and/or inorganic fillers are incorporated.

5. Glass jar or equivalent container according to Claim 4, characterized in that said organic material is the product of drying an aqueous dispersion of ethylene-acrylic acid copolymer whose carboxylic acid functions are partly or totally neutralized.

6. Glass jar or equivalent container according to either of Claims 4 and 5, characterized in that said inorganic fillers are incorporated in the dispersions of heat-sealing primer in the form of aggregates or a powder of solid particles with sizes of between 1 nm and 20 µm, preferably between 150 nm and 10 µm, of one or more materials selected from clays, kaolin, mica, talc, silicas, carbonates or sulfates of alkaline earth metals, and metal oxides.

7. Glass jar or equivalent container according to any of Claims 4 to 6, characterized in that said organic fillers are chemically different from the heat-sealing primer and from the thermoplastic resin of the seal, have a melting temperature greater than that of these two constituents, and consist of particles with sizes of between 1 nm and 20 µm, preferably between 150 nm and 10 µm.

8. Glass jar or equivalent container according to Claim 7, characterized in that said organic fillers comprise one or more polymers assembled in the form of a copolymer, graft polymer, alloy or core-shell structure, selected from high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyamide (PA), polyester, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), poly(ethylene glycol) (PEG), poly(ethylene terephthalate) (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), and polyetheretherketone (PEEK).

9. Glass jar or equivalent container according to any of Claims 4 to 8, characterized in that the dry thickness of heat-sealing primer coating on the rim is at least 0.2, preferably 0.9, and more preferably 1.5 µm.

10. Glass jar or equivalent container according to any of Claims 4 to 9, characterized in that the dry thickness of heat-sealing primer coating on the rim is not more than 4, preferably 3, and more preferably 2 µm.

11. Application of a method according to any of Claims 1 to 3 or of a glass jar or equivalent container according to any of Claims 4 to 10 to the packaging of processed food products.