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Title:
COMPOSITION FOR FOOD PACKAGING BASED ON VINYL AROMATIC RESIN CONTAINING A MINERAL PLATY FILLER IN THE FORM OF NANOPARTICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/012998
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a preparation used for packaging food recipients. Said preparation is based on styrene crystal resin or resin reinforced against chocks in which mineral platy filler such as clay or zirconium phosphonate is dispersed in the form of nanoparticles. The migration degree of monomers, dimers and trimers of the food packages comprising the inventive composition is very low with respect to food simulates contained in said packages.

Inventors:
VUILLEMIN BRUNO (FR)
DUC MICHEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/002294
Publication Date:
February 12, 2004
Filing Date:
July 21, 2003
Export Citation:
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Assignee:
ATOFINA (FR)
VUILLEMIN BRUNO (FR)
DUC MICHEL (FR)
International Classes:
B65D65/38; C08K3/32; (IPC1-7): B65D/
Domestic Patent References:
WO1998056861A11998-12-17
Foreign References:
US4721738A1988-01-26
DE10134142C12002-05-16
EP0841150A21998-05-13
Other References:
DATABASE WPI Section Ch, Week 200036 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class A13, AN 2000-415863 XP002238006 & JP 2000 143911 A (KANEKA CORP), 26 mai 2000 (2000-05-26)
DATABASE WPI Section Ch, Derwent Publications Ltd., London, GB; Class A00, AN 1968-31233Q XP002269871 & SU 215 488 A (NI MORONENKO)
PARK C I ET AL: "The fabrication of syndiotactic polystyrene/organophilic clay nanocomposites and their properties" POLYMER, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V, GB, vol. 42, 11 mai 2001 (2001-05-11), pages 7465-7475, XP002219925 ISSN: 0032-3861
Attorney, Agent or Firm:
Detrait, Jean-claude (Industrial Property - Patents Zone Industrielle C, Seneffe, BE)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Utilisation pour préparer un emballage destiné à l'emballage alimentaire comprenant : de 85 à 99,9 % en poids du poids total de la composition d'au moins une résine styrènique A, de 0,1 à 15 % en poids du poids total de la composition d'une charge minérale plaquettaire dispersée sous la forme de nanoparticules, la composition comprenant en outre tous les additifs nécessaire à sa stabilité et à sa mise en oeuvre.
2. Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la résine vinyle aromatique A est au moins un polymère choisi parmi le polystyrène cristal, le polystyrène renforcé aux chocs et les copolymères du styrène.
3. Utilisation selon la revendication 2 caractérisée en ce que A est un polystyrène renforcé aux chocs obtenu par la polymérisation d'une solution de styrène contenant de 3 à 15 % en poids d'au moins un élastomère.
4. Utilisation selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'élastomère est choisi parmi les poly diènes conjuguées, les copolymères à blocs ayant au moins un bloc poly diènes et au moins un bloc polystyrène.
5. Utilisation'selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'élastomère est le polybutadiène.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la charge minérale plaquettaire est choisi dans le groupe contenant les argiles comme les montmorillonites ou les dérives de zirconium ou de titane comme les phosphonites.
7. Utilisation selon la revendication 6 caractérisée en ce que la charge minérale est un phosphonite de zirconium.
8. Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'emballage est un film.
9. Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'emballage est un récipient creux.
Description:
COMPOSITION POUR L'EMBALLAGE ALIMENTAIRE A BASE DE RESINE VINYLE AROMATIQUE CONTENANT UNE CHARGE MINERAL PLAQUETTAIRE DISPERSE SOUS LA FORME DE NANOPARTICULES La présente invention se rapporte au domaine des résines styréniques, particulièrement au domaine des résines styréniques destinées à l'emballage alimentaires. Elle décrit en particulier une composition à base de résine styrénique contenant une charge minérale plaquettaire dispersée sous la forme de nanoparticules.

Les compositions de l'invention peuvent être utilisées dans le domaine de l'emballage alimentaire, notamment pour préparer des récipients destinés à contenir des aliments liquides, des plats cuisinés de la viande et des aliments similaires.

Les mélanges à base de polystyrène sont utilisés commercialement dans de nombreuses applications alimentaires.

Malheureusement, les procédés de production de nombreux thermoplastiques sont des procédés masse, c'est-à-dire que le polymère est formé dans son monomère. Quel que soit le mode de récupération du polymère, il est alors difficile de l'obtenir exempt de monomères. Par ailleurs, dans le procédé de polymérisation en masse du styrène en particulier, dû à des réactions de Diels Adler inévitables dans les conditions habituelles de température, on voit apparaître la formation de dimères et/ou trimères du styrène.

II est connu que les petites molécules telles que les monomères les dimères et trimères dissoutes dans une matrice polymère peuvent migrer facilement de la matrice vers un liquide quelconque avec lequel la matrice est en contact.

Ainsi lorsque les récipients pour liquides alimentaires sont en polymères riches en petites molécules, celles-ci se retrouvent facilement dans les aliments. Comme le taux acceptable de petites molécules dans les aliments est réglementé les producteurs de polymères pour récipients alimentaires, en particuliers les producteurs de polystyrène s'attachent à développer des procédés de polymérisation et de récupération du polymère conduisant à des

taux de ces molécules dans les matrices polymères aussi faible que possible.

Ainsi, les taux étant faibles, le risque de voir migrer ces espèces est diminué.

Le problème que. cherche à résoudre l'invention est donc de mettre au point un récipient pour emballage alimentaire réduisant au minimum le risque de migration des petites molécules de la matrice polymère vers les aliments.

La demanderesse a trouvé que l'utilisation de charges minérales plaquettaires dispersées dans la matrice polymère du récipient alimentaire ralenti d'une façon notable la migration des monomères, dimères et trimères vers les liquides alimentaires.

La solution trouvée par la demanderesse est suffisante. Elle peut être appliquée seule ou en combinaison avec des solutions plus traditionnelles telles que celle évoquée précédemment.

Le premier objet de l'invention est donc l'utilisation pour préparer un récipient destiné à l'emballage, en particulier l'emballage alimentaire d'une composition thermoplastique à base de résine styrénique contenant une charge minérale plaquettaire dispersée sous la forme de nanoparticules.

Selon l'invention la composition thermoplastique comprend : de 85 à 99,9 % en poids du poids total de la composition d'au moins une résine styrènique A, de 0,1 à 15 % en poids du poids total de la composition d'une charge minérale plaquettaire dispersée sous la forme de nanoparticules.

Elle peut comprendre en outre tous les additifs nécessaires à sa stabilité et à sa mise en oeuvre tels que les huiles minérales, les stabilisants thermiques ou stabilisants UV.'.

La résine styrènique A est au moins un polymère choisi parmi le polystyrène cristal, le polystyrène renforcé aux chocs et les copolymères du styrène.

Le polystyrène cristal est obtenu par la polymérisation du styrène éventuellement en présence de faibles quantités d'autres monomères tels que les dérivés du styrène.

Le polystyrène renforcé aux chocs est obtenu par la polymérisation d'une solution de styrène contenant de 3 à 15 % en poids d'au moins un élastomère

et éventuellement d'autres monomères tels que les dérivés du styrène comme l'alpha méthylstyrène.

L'élastomère peut être choisi dans le groupe contenant les polydiènes conjugués tels que le polybutadiène ou le polyisoprène, les copolymères à blocs séquencés ou greffés ayant au moins un bloc à base de polydiènes et au moins un bloc à base de polystyrène.

L'élastomère peut être linéaire ou ramifié de haute ou de basse viscosité.

De préférence l'élastomère est choisi dans le groupe contenant le polybutadiène et les copolymères à blocs ayant au moins un bloc polybutadiène et au moins un bloc polystyrène.

Après polymérisation la phase élastomère est dispersée sous la forme de particules discrètes de diamètre compris entre 0,1 et 1 0, um.

La polymérisation peut être thermique ou péroxydique. Les modes de synthèses sont largement connus. A titre indicatif on peut à ce sujet consulter l'encyclopédie ULLMANN (encyclopedia of industial chemistry) vol A21, page 615 et suivantes.

A est de préférence un polystyrène renforcé aux chocs obtenu par la polymérisation en masse de styrène en présence de 3 à 15 % en poids de polybutadiène.

Quel que soit le mode de préparation de la résine styrènique la charge plaquettaire est introduite soit à la synthèse du polymère vinyle aromatique en dispersant la charge dans le monomère à polymériser comme décrit dans polymer Bulletin 48,143-149 (2002), soit par voie de mélange en mélangeant par exemple selon les techniques habituelles de mélange la charge à disperser avec le polymère A.

De toutes les manières la forme nanométrique peut être obtenue par exemple par exfoliation à partir d'un composé minéral à structure lamellaire.

Cette exfoliation ne peut être que partielle. On obtient alors un mélange de particules élémentaires et d'empilements de celles-ci. Les empillements peuvent être gonflés ou non de polymères. L'état gonflé est appelé état intercalé. Les particules minérales à structures lamellaires peuvent être des argiles comme des montmorillonites ou des dérivés du zirconium ou du titane comme des phosphonites.

La charge préférée de l'invention est le phosphonite de zirconium.

Constituent aussi un autre objet de l'invention, les films et récipients pour emballages alimentaires comprenant la composition de l'invention. Tels films et récipients sont préparés par les techniques habituelles de transformation des matériaux thermoplastiques telles que l'injection, l'extrusion ou le calandrage.

Exemples : Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée.

Une étude comparative de migration dans un simulant (huile HB 307) de styrène et éthyl benzène à partir d'un polystyrène cristal (GPPS) et du même polystyrène mélangé avec de l'argile selon l'invention (GPPS + argile) a été réalisée dans les conditions suivantes : Le matériau à étudier est transformé sous la forme d'une plaque d'épaisseur de 0,1 cm dans laquelle on découpe des bandes de 1 00cm2. Les bandes sont ensuite recouvertes d'huile et conservées pendant 10 jours à 40°c.

L'huile est ensuite récupérée et analysée afin de déterminer les taux de styrène et d'éthyl benzène ayant migrés. Trois dosages sont effectués par échantillon d'huile prélevé.

Les résultats sont donnés dans le tableau suivant : GPPS Quantité Quantité % age GPPS Quantité Quantité % age initiale 100m1 ayant + argile initiale 100m1 ayant initial (10g) huile migré initial (12g) huile migré Styrène 3.4% 347 mg 205 mg 59 1.9% 230 mg 11,8 mg 5 178 mg 51 94,5 mg 41 175 mg 50 22 0 mg 10 1/5 mg 50 22,0 mg 10 Ethyl 2.8% 280 mg 165 mg 59 0.08% 9.7 mg 0.6 mg 6 benzène 134 mg 48 5.5 mg 55 131 mg 47 1.3 mg 13 Ces essais ont montré que la migration moyenne de styrène et d'éthylbenzène à partir du GPPS est de l'ordre de 50% alors qu'elle est réduite à 20% à partir du GPPS modifié avec de l'argile.