Ag 6133 [PDF]

Zitiervorschau

Emballages plastiques souples et semi-rigides Les complexes par

Pierre CHOMON Cofondateur de la société Soplaril, Chargé de conférences et de formations auprès d’organismes spécialisés

1.

Pourquoi fait-on des complexes ? ................................................

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2. 2.1 2.2

Polymères et produits intervenant dans les structures ......... Emballages souples ............................................................................. Emballages rigides ...............................................................................

— — —

2 2 4

3. 3.1

— — — — — —

4 5 5 5 5 5

3.2

Différents modes de production .................................................. En partant de films préfabriqués......................................................... 3.1.1 Complexage sans solvant ........................................................... 3.1.2 Complexage avec solvant ........................................................... 3.1.3 Complexage par extrusion/lamination ...................................... 3.1.4 Complexage par extrusion/couchage ........................................ 3.1.5 Complexage par coextrusion/lamination tandem avec couchage.............................................................................. En partant de résines (coextrusion) ....................................................

— —

5 7

4. 4.1 4.2 4.3

Marchés concernés........................................................................... Complexes souples non thermoformables ........................................ Complexes souples thermoformables................................................ Complexes rigides ................................................................................

— — — —

7 7 8 8

5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Machines de conditionnement ...................................................... Machine de pliage – Pliage en X ......................................................... F × F – V (Form and Fill vertical)........................................................... F × F – H, (Form and Fill horizontal) .................................................... Thermoformage et operculage ........................................................... Sachets à quatre soudures et Doypack®

— — — — — —

10 10 10 10 11 11

6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Différentes techniques de conservation utilisées ................... Vide plus chaîne de froid à + 4 oC Atmosphère modifiée plus chaîne de froid à + 4 oC Cuisson dans l’emballage .................................................................... Appertisation......................................................................................... Remplissage aseptique ........................................................................ Emballage médical ...............................................................................

— — — — — — —

12 12 13 13 13 13 13

7.

Synthèse et prospective .................................................................

—

14

Pour en savoir plus ....................................................................................

Doc. AG 6 132

omme il n’existe pas de matériau d’emballage idéal ayant toutes les qualités requises : présentation, conservation, machinabilité, les spécialistes de cette industrie ont créé des matériaux spécifiques qui, par association des couches, réunissent ces différentes propriétés. C’est ainsi que se sont développés les « complexes », dont la coextrusion est la composante la plus récente, les dernières technologies associant même complexage, coextrusion et procédés tandem.

C

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EMBALLAGES PLASTIQUES SOUPLES ET SEMI-RIGIDES

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1. Pourquoi fait-on des complexes ? Un matériau d’emballage doit répondre à quatre exigences fondamentales. 1. Assurer la bonne protection mécanique du produit conditionné pour que les multiples manipulations qu’il va subir n’altèrent pas ses propriétés basiques. 2. Assurer la bonne conservation du produit pendant sa DLC (Date Limite de Consommation) ou sa DLUO (Date Limite d’Utilisation Optimale) ce qui se traduit par quelques jours à 24 mois. La — — — —

2. Polymères et produits intervenant dans les structures 2.1 Emballages souples C’est ce que l’on appelle généralement « pochons » ; ils sont utilisés pour le conditionnement de produits pulvérulents ou de granulés. Ce sont par définition des emballages d’une faible masse surfacique.

commercialisation s’effectue soit : sous un froid négatif à – 20 oC ; dans une chaîne réfrigérée entre + 3 oC et + 6 oC ; à la température ambiante ; sous des conditions tropicales.

Soudure cuir/chair

Soudure chair/chair

Le matériau et les soudures de l’emballage doivent donc garantir des valeurs minimales. 3. Assurer la présentation, c’est-à-dire répondre aux exigences du marketing et à celles de la grande distribution. Apposer les mentions légales définies par le législateur (composition – poids net – DLC – Gencod). Respecter le teintier et les références Pantone® de la maquette. 4. Être utilisable sur des lignes de conditionnement automatiques qui intègrent de plus en plus de fonctions, avec des cadences qui s’accélèrent régulièrement et un rejet final où l’on est à la recherche du « zéro défaut ». Toutes ces exigences ne peuvent être que rarement réunies avec un seul matériau. D’où l’idée d’associer plusieurs d’entre eux afin de répondre à toutes ces contraintes, chacun des constituants apportant ses propriétés spécifiques. C’est le challenge qu’a en permanence à résoudre le responsable R & D lorsqu’il doit élaborer une nouvelle présentation en y associant des impératifs complémentaires : — réduction du poids de l’emballage ; — diminution global du coût ; — respect des impératifs législatifs sur l’environnement et le recyclage : les métaux lourds, le contact alimentaire (liste positive), la cession contenant/contenu sur les quatre simulants (eau distillée, huile de tournesol, acide acétique, éthanol)... La richesse des solutions est presque infinie, mais, en réalité, les matériaux auxquels l’on aura recours se limitent aux suivants : — le papier sous différents grammages et qualités ; — le carton également sous différents grammages et qualités ; — la feuille d’aluminium dans des épaisseurs de 6 à 30 µm ; — les polymères issus de la pétrochimie et décrits dans les articles [AG 6 131] et [AG 6 132]. Ceux-ci se présentent sous la forme de laques, de couches de liaison, de films dans des épaisseurs de 1,5 à 1 500 µm. On va donc chercher le moyen d’en assembler un certain nombre afin de réaliser la structure idéale qui sera constituée par la superposition de différentes couches fonctionnelles. D’où, le nom de complexe. À cause de l’analogie des matériaux utilisés ainsi que des technologies de conservation, la segmentation généralement admise par les professionnels se décompose ainsi : — produits secs (autoconservateurs par leur A w - Activity Water) ; — produits frais (par définition non autoconservateurs) et qui nécessitent une forte barrière à O2 et des soudures parfaitement étanches ; — produits industriels (pièces détachées) dans les domaines suivants : mécanique automobile, électrique, électronique, bâtiment ; — produits pharmaceutiques, pour la santé, produits de beauté ; — produits destinés aux hôpitaux.

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Exemples d’applications : farine, café, riz, chips, confiserie, pâtes alimentaires courtes. Ils peuvent s’utiliser sur des machines F × F – verticales (voir § 5.2). Dans cette catégorie, on trouve des dosettes de sucre de quelques grammes, la farine en 1 kg mais également des engrais et de la tourbe dans des conditionnements de 40 kg. Sur ce même concept, mais travaillant dans un plan horizontal, il est également produit des « pochons », mais cette fois il s’agit de conditionner des produits monoblocs ou déjà regroupés dans une barquette (pour la machine F × F – horizontale voir § 5.3).

Soudure chair/chair

Exemples d’applications : saucisson sec, portion d’emmental, brioche, gâteaux déposés dans une barquette, pâtes alimentaires longues. Dans toutes les structures qui vont être utilisées, on trouvera en général : — comme film « support » : un film PET – OPP – OPA (voir [AG 6 131]) ; dans certains cas, ceux-ci seront déjà laqués (PVDC – PVOH) afin d’améliorer leur barrière à O2 , ou métallisés : opaques (c’est-à-dire avec l’aspect du métal) ou transparents c’est-à-dire avec projection de silice (SiOx) ou Al2O3 ; — comme film « soudant », la gamme complète des polyéthylènes : radicalaire, linéaire (C4 – C6 – C8), métallocène (C6 – C8), des mélanges radicalaire/ linéaire – dopé avec EVA – EBA – ionomère – EAA et la gamme des PP produits en filière plate (homo – copo – copobloc). Il faut ajouter également le papier (20 à 100 g / m2) la cartonnette et évidemment la feuille d’aluminium. ■ Sans protection oxygène et soudures à résistance moyenne OPP coex Impression OPP coex

Adhésif

Soudure cuir/chair

(1)

OPP coex (2) xxxxxxxxxx

OPP coex métallisé

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■ Avec une protection oxygène et soudures étanches Adhésif

xxxxxxxxxx

(12)

Adhésif Polymère "soudant" multicouche

(3)

monocouche : PEBD - MD radicalaire - mPE et les mélanges radicalaire / linéaire PP filière plate et annulaire PE / EVA ionomère PE pelable EAA PE le plus économique PE + ses déchet de lisières Côté "soudant" dit fonctionnel Soudure chair/chair

1/3 1/3

La formulation (12) est destinée au conditionnement de produits liquides dans des poches type “Bag in box” R

(13)

(4)

■ Avec une haute protection oxygène et soudures étanches

(14)

xxxxxxxxxx (5) Polymère "soudant" : les mêmes que dans (3) ou polymère coextrudé barrière.

Les formulations (13) et (14) sont destinées au conditionnement de produits stérilisés en autoclaves avec contre-pression

Soudure chair / chair Laque thermorésistante PVDC ou EVOH

Papier

(6)

PE linéaire ou mPE

+ PET - OPA - OPP Impression

Adhésif

(15)

xxxxxxxxxx

(7)

+

+

+

Laque thermosondable sur PSC 5 g/m2

La formulation (15) est destinée à l’operculage laitier pour produits frais

Adhésif Polymère "soudant" : les mêmes que dans (3)

E externe 20 µm Impression (16) Cartonnette 250 g/m2 Polymère de liaison type EAA

Soudure chair / chair Vernis de protection

(8)

Papier Polymère de liaison

La formulation (16) est destinée au conditionnement type pour les “briques” de lait UHT

Polymère "soudant"

Polymère de liaison

(9) PVC 60 à 90 µm

(10)

xxxxxxxxxx

+

+

+

Laque nitro pour impression 1 g/m2 + --0,2 (11)

+ Laque acrylique / vinylique 6 à 8 g/m2 + --0,2

La formulation (11) est destinée au blister pharmaceutique pour effectuer une soudure sur PVC - APET - PETG d’une valeur > 700 g pour 15 mm

Comme on le voit dans cette dernière catégorie il y a toujours présence d’une feuille d’aluminium ou de matériaux métallisés ou laqués. Nota : dans tous les cas, pour obtenir une soudure étanche, indispensable avec la barrière globale recherchée, l’épaisseur du polymère soudant doit être au minimum de 20 µm. Seule exception, les opercules laqués pour le blister pharmaceutique et l’operculage laitier.

Vernis de protection Polymère de liaison

Coextrusion sur base EAA Couche interne PE

Le tableau 1 donne des valeurs de transmission. Pour faciliter la compréhension et tout en restant très « basique » sur les phénomènes de perméabilité à l’oxygène, on additionne les inverses de la perméabilité de chacune des couches, en prenant en compte leur épaisseur (étant admis que les valeurs sont données à la même température et hygrométrie) pour obtenir (0) la perméabilité globale. 1 1 Exemple : PVC
PE = 150
50 = --------- + ------------------- = 19,88 donc 20 3,500 identique. Si au contraire il est complexé avec un PE / EVOH/PE de 1 1 3 cm3 : --------- + ------ = 2,61. 20 3

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Tableau 1 – Valeurs de perméabilités à O2 et H2O de différents matériaux d’emballage Matériaux

Oxygène (1)

Vapeur d’eau (2)

4 et 8 1 B0,1 0,5 0,5 0,3