Substrats composites

Substrats composites fréquemment utilisés

Dans le domaine des films composites pour emballages flexibles, les substrats composites fréquemment utilisés sont : le film polyester bi-axial (BOPET), le polypropylène bi-orienté (BOPP) , le film nylon bi-orienté (BOPA), le film polypropylène coulé (CPP) , le polyéthylène coulé (CPE), le PE soufflé , etc., ainsi que certains films ci-dessus traités en surface par revêtement ou par thermoformage. Outre les substrats traditionnels mentionnés ci-dessus, le film composite coextrudé, en plein essor, est également largement utilisé dans les emballages flexibles.

Film coextrudé (soufflage vers le haut et vers le bas)

Qu'est-ce qu'un film coextrudé

Le film coextrudé est un film polymère produit par coextrusion multicouche. Il présente d'excellentes propriétés barrières, mécaniques, de moulage et de thermoscellage. L'absence d'encre, d'adhésifs, d'additifs et autres résidus de solvants, due à son procédé sans laminage, explique son utilisation croissante. La coextrusion multicouche est un procédé de production écologique, notamment pour l'industrie actuelle de l'emballage alimentaire. Toutes les matières premières, certifiées en matière d'hygiène et de sécurité alimentaire, sont alimentées par une canalisation spéciale, sans exposition ni pollution environnementale. La couche de liaison est composée de matières premières de qualité alimentaire, non toxiques pour l'environnement, les aliments et le corps humain, et ne présente aucun résidu de solvant contrairement à la technologie de laminage traditionnelle. Les films coextrudés peuvent être utilisés seuls ou associés à d'autres substrats.

(1) Définition

La coextrusion composite consiste à utiliser au moins trois extrudeuses monovis pour produire des résines à fonctions différentes, telles que le PE, le PP, le nylon (PA), l'EVOH, etc., fusionnées et extrudées dans une filière multicouche via un canal d'écoulement spécifique. Le film composite multicouche coextrudé est ensuite obtenu après soufflage et refroidissement. Les procédés de coextrusion multicouche les plus courants sont le soufflage ascendant par air, le soufflage descendant par eau et le moulage en bande.

Aucune matière plastique ne peut présenter simultanément des performances variées. Cependant, le film coextrudé multicouche peut combiner différentes résines et en tirer profit pour produire un film aux propriétés complètes et répondant aux différentes exigences d'emballage. C'est l'une de ses principales caractéristiques. La coextrusion multicouche est une technologie de transformation des plastiques développée dans les années 1960, et notre pays a commencé à l'introduire en provenance d'Allemagne et du Canada au milieu des années 1980. Aujourd'hui, la Chine connaît un développement rapide de cette technologie. On compte aujourd'hui des centaines de lignes de production importées en Chine, telles que W&H (Allemagne), Reefenhauser, Bindun (Canada) et GAP (Italie). Certaines lignes de production chinoises détiennent également une part de marché importante.

(2) Caractéristiques

Le procédé composite coextrudé présente les caractéristiques suivantes :

• La structure du film composite coextrudé permet de réaliser diverses fonctions simultanément grâce à l'association de matériaux aux propriétés différentes, répondant à des besoins spécifiques. Par exemple, les machines de thermoscellage et d'emballage requièrent des films aux excellentes propriétés mécaniques. La solution consiste à utiliser du PEMD (polyéthylène moyenne densité) ou du PEHD (polyéthylène haute densité) dans la structure multicouche pour améliorer la résistance et la ténacité du film et garantir de bonnes performances mécaniques. Pour la couche intérieure, un PE aux meilleures performances de thermoscellage permet d'obtenir à la fois une excellente performance de thermoscellage et une performance machine optimale. Pour les emballages plus exigeants, le PA et l'EVOH peuvent servir de couche barrière pour les films à haute et moyenne barrière, prolongeant ainsi efficacement la durée de conservation du contenu.

Réduction des coûts : La technologie de coextrusion multicouche est un procédé de moulage unique, sans aucun autre procédé traditionnel comme le laminage ou le revêtement. Elle réduit efficacement les coûts de matières premières et de production. De plus, tout en répondant aux exigences des clients, elle permet de réduire l'utilisation et le coût des matériaux en minimisant l'épaisseur des résines nécessaires, avec une couche unique aussi fine que 2 à 3 µm.

• Diverses combinaisons structurelles de films peuvent être conçues pour s'adapter aux différentes exigences d'emballage. Grâce à la conception structurelle, la diversité des matériaux utilisés pour différentes combinaisons permet d'exploiter pleinement les performances des différentes matières premières et de répondre efficacement aux besoins des clients en matière d'emballage. Plus le nombre de couches est élevé, plus la conception structurelle est flexible. Par exemple, la conception de la couche barrière permet de produire des films à haute, moyenne ou sans barrière avec la même série de produits. De plus, la conception structurelle permet de réaliser des changements de couleur du film coextrudé et de produire des films de différentes couleurs en ajoutant un mélange-maître coloré à la structure de coextrusion multicouche.

• Large gamme d'applications. Le film composite coextrudé convient à tous les domaines de l'emballage : alimentaire, produits chimiques courants, boissons, médicaments, produits électroniques, films de protection, etc. Avec le développement de la technologie de coextrusion multicouche, son champ d'application s'étendra de plus en plus.

(3) Structure

La structure des films composites coextrudés peut être divisée en deux catégories principales : les structures symétriques (A/B/A ou A/B/C/B/A) et les structures asymétriques (A/B/C), composées majoritairement de 3 à 11 couches. Voici un exemple typique de structure de film coextrudé à 5 couches.

Selon le tableau ci-dessus, la couche structurelle symétrique du film composite multicouche est composée de trois couches fonctionnelles : couche barrière, couche de liaison et couche de support.

Couche barrière : La couche barrière assure la résistance à l'oxygène et à l'eau, ou à l'huile et à la pénétration. Le contrôle de son épaisseur permet de garantir l'adéquation du film aux différents besoins d'emballage. L'EVOH, le PVDC et le PA sont souvent utilisés comme matériaux barrières. Différents matériaux barrières peuvent être utilisés séparément pour former une série de films d'emballage à haute barrière, et le PA et l'EVOH peuvent également être utilisés en combinaison pour exploiter pleinement les avantages des deux matériaux.

Couche de support : ce matériau à structure symétrique générale comporte deux couches : la couche intérieure est utilisée pour le thermoscellage, et la couche extérieure est utilisée directement comme revêtement du film d'emballage ou pour l'impression. La couche de support exige une bonne résistance mécanique, un thermoscellage, une barrière à la vapeur d'eau, une bonne transparence et une bonne imprimabilité. Elle est généralement composée de PEBD ou d'un mélange PEBD/PEBDL. Elle utilise généralement une combinaison de différents types de polyoléfines, principalement en fonction des exigences du contenu du film d'emballage.

Couche de liaison : Son rôle principal est de lier la couche barrière à la couche de support afin d'assurer la force de décollement entre les couches. Le matériau et l'épaisseur de la couche adhésive sont généralement choisis en fonction du matériau de la couche de support et de la couche barrière, ainsi que de la force d'adhérence requise.

Les structures courantes comprennent 7, 9, 11 couches, etc. Le PE représente la couche de support et le PA la couche barrière, illustrant ainsi la structure d'un film coextrudé multicouche.

Structure symétrique typique :

Structure asymétrique typique :

D'après le tableau ci-dessus, les films coextrudés à 9 couches ou plus offrent une grande flexibilité. Par exemple, une machine à 9 couches pour produire un film PA asymétrique peut utiliser deux couches de plus qu'une machine à 7 couches, ce qui permet de réaliser diverses fonctions ou couleurs en ajoutant différents additifs ou mélanges-maîtres de couleur. Cependant, avec l'augmentation du nombre de couches, le traitement devient plus complexe ; la coextrusion multicouche comprend donc généralement 5 à 11 couches.

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