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Deux voies pour alléger l'emballage

Youssef Belgnaoui

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- Le cartonnier Otor et l'aciériste Arcelor ont adapté leurs procédés de fabrication pour proposer une gamme de papier et un acier répondant aux objectifs de réduction du poids des emballages.

Depuis cinq ans, les industriels ont entrepris de réduire à la source leur production de déchets. Ils se sont aussi engagés à limiter l'emballage des produits vendus aux consommateurs. Les fabricants de matériaux destinés à ces emballages participent à cet effort en élaborant des produits plus légers mais affichant des performances mécaniques au moins égales à leurs prédécesseurs. Le spécialiste de l'emballage en carton ondulé, Otor, et le producteur d'aciers pour emballage, Arcelor Packaging International, illustrent parfaitement cette démarche. Les deux groupes ont adapté leur outil industriel afin de produire du papier et de l'acier répondant aux exigences d'allégement et contribuant ainsi aux objectifs de réduction à la source.

LA CANNELURE LÉGÈRE TIENT LA FORME

L'allégement des grammages du papier fait depuis longtemps partie des choix industriels d'Otor. Si bien que le cartonnier français a désormais une bonne longueur d'avance sur ces concurrents dans la fabrication de papiers légers à partir de papiers recyclés. « Nous sommes 15 % en dessous du poids moyen du marché », assure Gérard Mathieu, directeur marketing et développement de la société.

Le papier est fabriqué avec des fibres végétales réduites en pâte, assemblées entre elles et séchées pour former une feuille mince. « Mais, lorsqu'on utilise du papier recyclé, il faut s'attendre à trouver dans la pâte toute sorte d'impuretés qui fragiliseront le produit, souligne Christophe Furet, responsable communication du groupe. Pour alléger le papier tout en conservant ses performances, l'élimination des impuretés est indispensable. Nous avons donc continuellement amélioré les processus de préparation de la pâte et toutes les techniques de filtrage des impuretés. »

Moins volumineux et moins cher

En 1998, Otor s'est lancé un nouveau défi : fabriquer du papier pour la cannelure du carton ondulé de 90 g/m2 affichant les mêmes qualités qu'un 105 g/m2 traditionnel, à partir de la principale machine à papier de sa papeterie de Rouen, qui produisait jusqu'alors du papier magazine de 35 g/m2. « Pour fabriquer du papier cannelure, il faut ajouter de l'amidon afin de lui donner des caractéristiques de résistance et de conservation de la forme. Cela exige un reséchage du papier », explique Gérard Mathieu. Le séchage s'effectue par pressage et évaporation entre des rouleaux chauffants. La machine a donc été adaptée à la fabrication de papier pour ondulé léger par l'ajout d'une size press (opération qui consiste à ajouter de l'amidon) et d'une batterie de 22 sécheurs.

Pour les onduleurs, l'utilisation de papier léger n'exige pas de modification de leurs machines. Seul un changement de réglage des températures de séchage de la colle est nécessaire. Cette section de chauffe comprend trois tables chauffantes dont la température décroît dans le sens de défilement du papier. Avec le papier léger, il faut inverser les sections de chauffe.

Ce simple changement d'habitudes engendrera de substantielles économies. Le papier allégé est moins cher et moins volumineux. « Il y a plus de papier pour un même diamètre de bobine donc les frais de transport et les volumes de stockage diminuent en conséquence », précise Gérard Mathieu. De plus, l'allégement du papier conduit à une réduction de la consommation de colle de 3 g/m2 et de l'énergie nécessaire pour la sécher. La productivité de l'onduleuse augmente de 15 à 20 % alors que le taux de rebut baisse sensiblement. « La variation de la vitesse de la machine a peu d'influence sur le process. Cette meilleure plage de fonctionnement assure peu de perte de papier à chaque changement de type de carton ondulé », explique Gérard Mathieu.

LE MÉTAL MAIGRIT EN GARDANT SA RÉSISTANCE

Résistant, malléable et léger, telles sont les qualités qu'attendent de l'acier les fabricants de boîtes de produits appertisés. Ces caractéristiques sont en général peu conciliables. Arcelor Packaging International (API) a pourtant relevé le défi en développant Maleïs, une gamme d'acier qui offre à la filière de l'emballage gain de poids et ductilité.

Maleïs affiche un taux moyen d'élongation pouvant atteindre 10 % et une limite d'élasticité comprise entre 550 et 720 MPa, selon les nuances et les applications, contre une plage de 415 à 620 MPa auparavant. Les fonds de boîtes à ouverture facile (couvercles avec anneaux), qui équipent aujourd'hui 45 % des boîtes de conserve en France, sont la première application visée par ce nouveau matériau. L'optimisation des performances mécaniques de Maleïs se traduit par une réduction des efforts d'ouverture des fonds à ouverture facile. Un anneau Maleïs de 0,30 mm d'épaisseur offre les mêmes performances à l'arrachement qu'un anneau d'un acier standard de 0,36 mm. Utilisé également pour les fonds standard, cet acier allège les emballages. Les épaisseurs des fonds à ouverture facile passent de 0,21 à 0,24 mm pour un acier standard à 0,18 mm pour Maleïs. Les épaisseurs de fond standard passent, elles, de 0,18 à 0,16 mm. Les boîtes sont ainsi allégées d'environ 15 %. Les avantages que procure cet acier devraient compenser le surcoût de 3 à 10 % du matériau.

Un refroidissement par trempe gazeuse

Ces propriétés ne proviennent pas de la composition de l'acier, qui reste une nuance traditionnelle, mais à la modification de sa structure métallurgique par un traitement thermique spécifique lors de l'opération de recuit continu (le traitement thermique qui suit le laminage à froid de la tôle). Pour ce faire, le procédé de recuit continu de l'usine de Basse-Indre (Loire-Atlantique) a été adapté pour réaliser de grandes variations dans les températures de chauffage et les vitesses de refroidissement. API a introduit un refroidissement par trempe gazeuse qui fait chuter la température de l'acier laminé de 700 à 200 °C en 3 secondes, contre 20 secondes auparavant. Cette trempe rapide est obtenue par la propulsion à 400 km/h d'un mélange gazeux composé de 75 % d'hydrogène et de 25 % d'azote. La bande d'acier défile à la vitesse de 700 m/min à travers cinq caissons dotés chacun de 2 500 gicleurs pour la refroidir brutalement. L'adaptation de cet outil industriel a exigé un investissement de 15 millions d'euros. Maleïs a aujourd'hui dépassé le stade d'évaluation chez certains clients d'API pour passer cet été au stade de production industrielle.

CARTON 15 % EN DESSOUS DU POIDS MOYEN DU MARCHÉ

Le papier de 90 g/m2, destiné à la réalisation de la cannelure du carton ondulé, présente les mêmes performances mécaniques que le papier de 105 g/m2.

ACIER 10 À 20 % D'ÉPAISSEUR EN MOINS

La gamme Maleïs permet de réduire l'épaisseur de l'acier constituant les boîtes de conserve à ouverture facile de 10 à 20 %. Sa résistance mécanique est améliorée par rapport à un acier traditionnel tout en conservant une ductilité non négligeable.

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