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04/10/2008 DOCUMENTATION Dossier délivré pour Toute reproduction sans autorisat

04/10/2008 DOCUMENTATION Dossier délivré pour Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur AG 6 133 − 1 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 omme il n’existe pas de matériau d’emballage idéal ayant toutes les qualités requises : présentation, conservation, machinabilité, les spécia- listes 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. 1. Pourquoi fait-on des complexes ? ................................................ AG 6 133 - 2 2. Polymères et produits intervenant dans les structures......... — 2 2.1 Emballages souples ............................................................................. — 2 2.2 Emballages rigides ............................................................................... — 4 3. Différents modes de production .................................................. — 4 3.1 En partant de ﬁlms préfabriqués......................................................... — 5 3.1.1 Complexage sans solvant........................................................... — 5 3.1.2 Complexage avec solvant........................................................... — 5 3.1.3 Complexage par extrusion/lamination ...................................... — 5 3.1.4 Complexage par extrusion/couchage ........................................ — 5 3.1.5 Complexage par coextrusion/lamination tandem avec couchage.............................................................................. — 5 3.2 En partant de résines (coextrusion) .................................................... — 7 4. Marchés concernés........................................................................... — 7 4.1 Complexes souples non thermoformables ........................................ — 7 4.2 Complexes souples thermoformables................................................ — 8 4.3 Complexes rigides................................................................................ — 8 5. Machines de conditionnement...................................................... — 10 5.1 Machine de pliage – Pliage en X ......................................................... — 10 5.2 F × F – V (Form and Fill vertical)........................................................... — 10 5.3 F × F – H, (Form and Fill horizontal) .................................................... — 10 5.4 Thermoformage et operculage ........................................................... — 11 5.5 Sachets à quatre soudures et Doypack® — 11 6. Différentes techniques de conservation utilisées ................... — 12 6.1 Vide plus chaîne de froid à + 4 oC — 12 6.2 Atmosphère modiﬁée plus chaîne de froid à + 4 oC — 13 6.3 Cuisson dans l’emballage.................................................................... — 13 6.4 Appertisation......................................................................................... — 13 6.5 Remplissage aseptique ........................................................................ — 13 6.6 Emballage médical ............................................................................... — 13 7 . Synthèse et prospective ................................................................. — 14 Pour en savoir plus.................................................................................... Doc. AG 6 132 C 04/10/2008 DOCUMENTATION Dossier délivré pour EMBALLAGES PLASTIQUES SOUPLES ET SEMI-RIGIDES _______________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. AG 6 133 − 2 © Techniques de l’Ingénieur 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’Utilisa- tion Optimale) ce qui se traduit par quelques jours à 24 mois. La 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. 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 auto- matiques 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 per- manence 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 dis- tillée, 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 tech- nologies 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. 2. Polymères et produits intervenant dans les structures 2.1 Emballages souples C’est ce que l’on appelle généralement « pochons » ; ils sont uti- lisés pour le conditionnement de produits pulvérulents ou de gra- nulés. Ce sont par déﬁnition des emballages d’une faible masse surfacique. 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). 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 polyéthy- lènes : 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 Soudure cuir/chair Soudure chair/chair Soudure chair/chair x x x x x x x x x x OPP coex Impression OPP coex OPP coex OPP coex métallisé Soudure cuir/chair (1) (2) Adhésif 04/10/2008 DOCUMENTATION Dossier délivré pour _______________________________________________________________________________________ EMBALLAGES PLASTIQUES SOUPLES ET SEMI-RIGIDES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur AG 6 133 − 3 ■ Avec une protection oxygène et soudures étanches ■ Avec une haute protection oxygène et soudures étanches 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’opercu- lage laitier. 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 la perméabilité globale. (0) 1/3 1/3 (3) (4) Polymère "soudant" PE le plus économique multicouche monocouche : PE + ses déchet de lisières Côté "soudant" dit fonctionnel Soudure chair/chair PEBD - MD radicalaire - mPE et les mélanges radicalaire / linéaire PP filière plate et annulaire PE / EVA ionomère PE pelable EAA uploads/Industriel/ ag-6133.pdf