L’emballage mono-matériau regorge de technologie
Résumé : Cet article analyse les solutions aux difficultés de production (telles que la résistance à la chaleur et les propriétés barrières) et les points clés de l'emballage mono-matériau, puis partage un certain nombre de cas d'application pratiques qui ont été produits en série.
Fondée en 1990, LD Packaging Co., Ltd. (LD Pack en abrégé) est sans aucun doute un leader dans le secteur de l'emballage flexible. Avec 30 ans d'attention et de développement innovant, elle est devenue une entreprise d'emballage flexible modernisée dotée de solides capacités de R&D, atteignant une valeur de production annuelle de plus de 600 millions de RMB. Particulièrement pionnière dans la recherche et le développement d'emballages recyclables mono-matériau, elle a été l'une des précurseurs dans ce domaine.
Dès 2014, alors que le BOPE faisait tout juste son apparition, LD PACK a développé avec succès une pochette recyclable à fermeture éclair coulissante de structure mono PE, contenant du BOPE. Après plus de 6 ans d'efforts, LD PACK a une fois de plus développé avec succès quatre séries de produits d'emballage recyclables mono-matériaux, notamment des emballages mono PE, des emballages mono PP, des emballages de grande capacité et des films d'emballage automatiques en rouleaux, contribuant ainsi à la protection de l'environnement. Sans aucun doute, le développement d’emballages recyclables mono-matériau est le sujet le plus brûlant de l’industrie de l’emballage flexible. Mais quelles ont été les difficultés rencontrées lorsque LD PACK a développé des emballages mono matériaux ces six dernières années ?
Quelles sont les limites de l'application de mono-matériaux tels que le PE et le PP ? quelle est la dernière avancée ? C'est avec ces questions à l'esprit que le journaliste a récemment eu le privilège d'interviewer M. Jason Zhong, le directeur général de LD PACK. Concernant le développement des monomatériaux, M. Zhong a déclaré :"Le développement des monomatériaux est impératif, et l’avenir est radieux ! Cependant, le chemin de la recherche et du développement est ardu et tortueux, avec de nombreux goulots d'étranglement techniques à surmonter !"
Curseur recyclable à structure mono PE Pochette à fermeture éclair
1. Les plus grands défis techniques des emballages monomatériaux sont la résistance à la chaleur et les propriétés barrières.
(1) Résistance thermique :
Lorsqu'il s'agit de matériaux comme le PE/PE, le transfert de chaleur lors de la fabrication du sachet se produit de la couche de surface vers la couche de thermoscellage. Malgré les améliorations des propriétés physiques telles que la résistance à la traction, la rigidité et la transparence grâce aux processus d'étirement, les propriétés chimiques du film PE restent les mêmes, en particulier sa résistance à la chaleur constitue le plus grand défi lors de la fabrication des sachets. La couche externe de PE doit être chaude pour garantir l’intégrité du scellage, tandis que la couche interne doit rester froide pour maintenir le thermoscellage. Cette contradiction présente un défi important. De plus, l’étirement du PE affectera la planéité de la pochette. L'utilisation du LDPE peut résoudre les problèmes d'étirement, mais sa faible résistance à la chaleur ne répond pas aux exigences d'emballage. En revanche, le PEHD ne peut pas subir un double étirement, ce qui complique encore le problème. Le BOPE peut remplacer le nylon pour résoudre les problèmes de rigidité et de résistance à la perforation, mais il ne parvient toujours pas à résoudre la résistance à la chaleur et la planéité de la pochette. Les pochettes en BOPE/PE sont sujettes à l'enroulement des bords, ce qui augmente considérablement la difficulté de fabrication des pochettes.
Même après 6 ans de développement mono-matériau, LD PACK n’a résolu que partiellement le problème de résistance à la chaleur. La solution complète dépend des améliorations des performances de la résine et de la technologie de traitement, qui font encore défaut. On dit que des entreprises comme ExxonMobil et Dow cherchent comment résoudre le problème de résistance thermique du PE. Et j’espère qu’ils pourront bientôt réaliser des percées pratiques.
(2) Propriétés de la barrière :
Différente de la résistance à la chaleur, il existe des solutions existantes pour renforcer la barrière des monomatériaux. Généralement, de l'EVOH ou du PVA peuvent être ajoutés pour répondre aux exigences de barrière et de recyclage, à condition que la quantité ajoutée ne dépasse pas 5 % de l'épaisseur totale. Par exemple, dans un film laminé d'une épaisseur totale de 100 um, la quantité d'EVOH ajoutée serait d'environ 5 um, ce qui donnerait un OTR inférieur à 8 cc. De telles structures peuvent préserver efficacement la qualité des aliments secs et des produits ménagers emballés, mais avec une durée de conservation légèrement plus courte que celle des emballages composites conventionnels. Cependant, le coût augmente considérablement et ces solutions ne résolvent que partiellement les problèmes de barrière, sans répondre à des problèmes tels que la résistance à l'huile, à la lumière et aux produits chimiques, limitant ainsi leur application dans tous les emballages alimentaires.
Concernant les avantages et les inconvénients de l’ajout d’EVOH ou de PVA pour améliorer les propriétés barrières, nous avons testé les deux matériaux. Bien que le PVA excelle dans ses propriétés de barrière à l'oxygène et puisse être appliqué sur différents substrats avec une flexibilité de traitement, ses inconvénients incluent une mauvaise résistance à l'eau, une susceptibilité à la déformation et une résistance thermique insuffisante. En revanche, nous pensons que l’ajout d’EVOH est plus favorable. La technologie de soufflage de film avec EVOH est mature et lorsque les clients exigent des propriétés de barrière plus élevées, EVOH peut être ajouté au milieu de la couche de thermoscellage sans traitement de revêtement supplémentaire. Le fait d'être placé dans la couche intermédiaire réduit l'impact de l'humidité, garantissant des performances de barrière stables et une bonne résistance à la chaleur.
En conclusion, les emballages mono-matériaux actuels utilisant du PP ou du PE ne conviennent que pour le conditionnement d'aliments secs ou de liquides de lessive. Il ne peut pas répondre à des exigences élevées en matière d’emballage, telles que la stérilisation à haute température ou la résistance chimique. En outre, un problème important avec les mono-matériaux est leur faible résistance à la chaleur, qui ne répond pas aux exigences de différence de température, ce qui affecte la vitesse des machines d'emballage automatiques ou des machines de remplissage. Des réductions significatives de la vitesse de conditionnement sont nécessaires pour atteindre les objectifs de conditionnement.
2. Les entreprises d'emballages flexibles doivent se concentrer sur plusieurs points clés du contrôle des processus lors de la production d'emballages recyclables mono-matériaux :
1) Processus d'impression : Il n'y a pratiquement pas de surimpression due à la déformation par traction des matériaux, mais un équipement d'impression de haute précision est nécessaire pour garantir un alignement d'impression et un contrôle de tension précis. Pour nos matériaux PE, des vitesses de 250 à 300 m/min peuvent être atteintes avec les équipements d'impression BOBST.
2) Processus de fabrication des pochettes :Le processus de fabrication des sachets est l’aspect le plus difficile. Les machines doivent être modifiées pour s'adapter à la tension et à la température des emballages mono-matériaux. La tension doit être minimisée et la vitesse de la machine réduite pour minimiser l'étirement du matériau. L'abaissement de la température de scellage et la mise en œuvre de processus de scellage multiples à basse température pour les sachets PE/PE peuvent améliorer la qualité de fabrication des sachets. La différence de température entre les couches intérieure et extérieure doit être d'au moins 30 ℃ pour garantir une fabrication correcte des sachets.
3) Post-traitement :Le contrôle des techniques de post-traitement telles que les buses de soudage et les vannes est également crucial. Ces procédés nécessitent des températures plus élevées que la fabrication des sachets, ce qui nécessite une sélection minutieuse des matériaux et des ajustements des procédés de soudage.
3. Étude de cas :
1) Emballage recyclable mono PE
Actuellement, nous utilisons la structure BOPE/EVOH/PE pour remplacer BOPA/PE. La couche extérieure est en PE résistant à la chaleur et à l'étirement pour l'impression, tandis que la couche de plastification utilise des matériaux à haute rigidité et résistance pour garantir la planéité et la résistance de la pochette. Cette solution convient à différents types de sachets tels que les sachets scellés sur trois côtés, les sachets à fermeture éclair et les sachets à bec verseur, qui sont principalement vendus sur les marchés d'outre-mer. Ils sont principalement utilisés pour emballer des aliments secs, des aliments frais et surgelés, des produits de première nécessité et des emballages légers.
2) Pochettes à bec mono PP
Ces pochettes utilisent une structure 100 % PP, avec une couche extérieure résistante à la chaleur et au rétrécissement, et une couche intérieure conçue pour le thermoscellage à basse température et la résistance aux chocs. Ils conviennent au remplissage à chaud et à la réfrigération et possèdent des propriétés barrières élevées, ce qui les rend idéaux pour l'emballage de produits laitiers. Le contenu de l'emballage varie généralement de 70 g à 150 g, et les types de sachets comprennent des sachets à bec vertical et des sachets à bec hermétique sur quatre côtés. Cependant, ces sachets font actuellement l’objet de tests à petite échelle et n’ont pas encore été mis sur le marché. Les principaux défis résident dans la résistance à la chaleur et la faible efficacité de production. Les sachets à bec verseur nécessitent une différence de température plus élevée au niveau de la zone du bec, au moins 70-80℃ ou même 100℃, ce que le PP ne peut pas atteindre, ce qui rend la production extrêmement difficile.
3) Pochette d'emballage mono PP
Ces sachets présentent une structure 100 % PP ou des structures PP/PP ou PP/MOPP/PP, utilisant des mono-matériaux pour répondre à des exigences de barrière élevées. La couche externe est en PP à haute résistance à la chaleur, tandis que la couche interne est constituée de matériaux offrant une bonne flexibilité, une bonne résistance au thermoscellage et une bonne résistance aux chocs, garantissant que la pochette répond aux exigences des clients. Il peut être fabriqué dans différents types, tels qu'une pochette à fermeture éclair verticale, une pochette à fermeture éclair à quatre côtés et une pochette à fermeture éclair à fond plat d'une capacité de 500 g à 3 kg.
Perspectives d’avenir pour les emballages recyclables monomatériaux :
De grandes marques telles que Nestlé, Unilever et Kraft se sont engagées lors du Forum économique mondial de Davos 2018 à passer à des matériaux recyclables ou biodégradables pour tous leurs emballages d'ici 2025. La tendance vers la durabilité environnementale, tant au niveau national qu'international, a poussé les gouvernements et les grandes marques. adopter des emballages recyclables mono-matériau pour favoriser le développement d’une économie circulaire. Cependant, de nombreux défis techniques restent en suspens, empêchant les emballages mono-matériaux de remplacer complètement les matériaux de laminage multicouches. Les solutions actuelles, telles que celles contenant de l'EVOH pour remplacer la feuille d'aluminium, se heurtent toujours à des goulots d'étranglement technologiques, car elles ne résolvent que partiellement les problèmes de barrière à l'oxygène et ne peuvent pas remplacer entièrement les propriétés barrières complètes de la feuille d'aluminium.
À l'heure actuelle, les propriétaires de marques et les entreprises d'emballage décident de développer des matériaux mono, mais il reste encore un long chemin à parcourir avant la mise en œuvre réelle. Malgré ces défis, les entreprises comme la nôtre s'engagent à développer des solutions en termes de propriétés barrières et de résistance à la chaleur. Nous testons actuellement les films MDOPE, en utilisant des processus d'extrusion, et en améliorant et ajustant continuellement les processus. Cependant, sans réglementation stricte, l’application des emballages mono-matériaux reste limitée, même sur les marchés étrangers où ils ont été promus plus tôt que sur les marchés chinois. Résoudre les problèmes de résistance à la chaleur et de barrière est essentiel pour l’adoption généralisée d’emballages mono-matériaux.
Aux défis techniques s’ajoutent des problèmes de coûts. Le coût des emballages mono-matériaux étant généralement au moins 20 à 30 % plus élevé que celui des emballages classiques, ce qui limite leur développement.
Le développement d'emballages mono-matériaux continuera à se heurter à des défis et à des obstacles technologiques, mais les efforts croissants de recherche et de développement pour les emballages recyclables constituent un objectif clé du développement futur de LD PACK. Notre objectif est d'atteindre plus de 70 % d'adoption d'emballages mono-matériaux d'ici 2025 environ. Nous souhaitons sincèrement à LD PACK de réussir à surmonter les goulots d'étranglement technologiques du développement d'emballages mono-matériaux et à devenir un pionnier dans ce domaine.
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Article de : < EMBALLAGE AVANT-GARDE>,
