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Le défi minceur des films plastiques

Sonia Pignet
Le défi minceur des films plastiques

© D.R.

La finesse des films plastiques pour l'agroalimentaire est une préoccupation majeure des industriels du secteur. Différentes voies sont explorées pour y parvenir.

Les produits allégés sont le credo des industriels de l'agroalimentaire. Des yaourts sans sucre, des desserts contenant moins de matières grasses, des plats cuisinés sans sel et... des emballages eux aussi soumis à un régime minceur. Cela leur est imposé par le décret de 1998 relatif à la "prévention par réduction à la source", le terme consacré chez les professionnels de l'emballage aguerris à l'écoconception.

Il s'agit d'un processus permettant de s'assurer que, pour des fonctions requises identiques, le poids ou le volume d'emballages a été minimisé pour réduire l'impact sur l'environnement.

À cette première motivation écologique s'ajoute également une demande de diminution des coûts émanant des clients. Car moins de matière, c'est moins cher. En effet, dérivés du pétrole, les plastiques voient leur prix régulièrement augmenter. « Même si diminuer l'épaisseur des emballages provoque une augmentation permanente des coûts due à des technologies de plus en plus élaborées, elle est compensée par la diminution de la quantité de matière et l'ajout de nouvelles fonctionnalités », explique Philippe Gomes, directeur des ventes pour la France au sein du groupe Bemis Europe Flexible Packaging, fabricant de films plastiques.

Préserver les propriétés et les qualités du film

Pour atteindre cet objectif de réduction à la source, deux solutions sont envisageables. Soit limiter le nombre d'emballages pour un même produit, soit réduire le volume de l'emballage. Or, pour les films plastiques, contrairement à d'autres types d'emballages comme les flacons ou les bouteilles, impossible de jouer sur la forme. Il faut donc jouer sur l'épaisseur. Un challenge technologique pour ces industriels qui doivent obtenir le film plastique le plus mince, tout en conservant les propriétés mécaniques et physico-chimiques, voire en les améliorant.

Selon l'application, ces films doivent remplir de très nombreux critères. D'esthétisme lorsqu'il s'agit d'emballer visiblement des produits destinés à la vente, de transparence, de résistance pour supporter les transports et les manipulations, ou encore de perméabilité ou non aux gaz, aux odeurs ou à l'humidité (propriétés dites barrières).

Si les solutions sont à trouver presque au cas par cas, étant donné l'importante diversité des films (qui regroupe tous les plastiques dont l'épaisseur est inférieure à 0,25 mm), trois démarches sont actuellement explorées pour diminuer leur épaisseur.

Les limites pour affiner un film multicouche

La plus évidente est tout simplement de réduire la quantité de matière. Pour les films non barrières en polyéthylène (PE), en polypropylène (PP), ou complexés (avec plusieurs matériaux), le principe est simple, même s'il nécessite de gagner en technologie : il suffit de veiller à ne pas dépasser le seuil critique pour les propriétés mécaniques. « Sur des films de thermoformage sous atmosphère modifiée PVC/PE (polychlorure de vinyle), il est possible de supprimer les 50 µm de PE et d'utiliser un film monomatériau (en l'occurrence l'APET, le polyéthylène téréphtalate amorphe). On a donc un film plus fin, ce qui augmente également la brillance et la transparence », indique Philippe Gomes, chez Bemis.

Dans le cas le plus fréquent des films multicouches à propriétés barrières, les fabricants cherchent à diminuer l'épaisseur de certaines couches. Cela peut parfois être difficile lorsqu'il s'agit de la couche fonctionnelle (celle qui permet d'améliorer les propriétés lors du thermoformage) et il faut également être attentif à ne pas nuire aux propriétés induites par certaines couches. Chez le fabricant de films Wipak France, on travaille ainsi à réduire les couches de scellage en PE, en faisant attention de ne pas franchir certaines limites. « Si on va trop loin avec les films supérieurs, il peut, par exemple, y avoir déchirure lors de l'ouverture », explique Antoine Cassel, directeur R&D et qualité. Sans compter qu'il y a également des limites dues aux machines, chez le fabricant comme chez les clients.

Autre démarche : remplacer des matériaux par d'autres aux meilleures propriétés afin d'en mettre moins. Par exemple, remplacer les complexes par un seul matériau. Toray Plastics, fabricant de films en polyester, propose ainsi de remplacer des films complexes pour l'emballage souple alimentaire par un monofilm en polyester, plus mince et sans perdre des propriétés fonctionnelles. Le mode monomatériau offre de plus un avantage pour le recyclage, puisqu'il représente un gain de poids et de place dans les déchets. Mais c'est surtout avantageux financièrement car les process sont simplifiés par rapport à un multicouche.

Dans le cas des films barrières, les matières les plus utilisées sont le PA (polyamide), l'EVOH (copolymère éthylène-alcool vinylique), et l'EVA (copolymère éthylène-acétate de vinyle) pour apporter les propriétés barrières, et le PVC, le PE ou le PP pour les propriétés plus mécaniques. Les fabricants de films sont des transformateurs de matières, des extrudeurs. Ils jouent donc sur les recettes, pas sur la composition de la matière première. L'art consiste à marier le mieux possible les matériaux en créant, si besoin, des couches de liaison pour ceux qui ne peuvent pas s'associer.

Adapter les lignes chez le client et le fabricant

Paradoxalement, en cherchant à diminuer l'épaisseur, il faut donc parfois augmenter le nombre de couches. Pour ces matériaux, les recherches portent sur l'échange de matières par d'autres, ainsi que sur le pourcentage de chaque matière afin d'optimiser l'épaisseur. « Pour garantir l'effet barrière, la quantité de PA doit ainsi rester constante pour les films en PA/PE, cite en exemple Philippe Gomes. Ou alors il faut remplacer le PA par des barrières EVOH. »

Enfin, on peut aussi modifier les procédés de transformation. C'est comme cela que la gamme de films thermoformables Superclear de Wipak, sortie il y a environ un an, a pu voir le jour. Sans révéler la technologie, un procédé basé sur le refroidissement par l'eau a permis d'obtenir d'excellentes propriétés optiques tout en réduisant l'épaisseur et en maintenant le niveau de protection de l'aliment.

Les fabricants de films plastiques s'accordent à dire que si la réduction d'épaisseur est techniquement faisable, il y a encore un frein psychologique. « Les clients sont en surépaisseur de manière historique », confie Philippe Gomes. Karine Morel, directrice commerciale de CGP Film, un autre fabricant de films plastiques, estime que cette surépaisseur « est plus due à un frein psychologique que technologique ». Les clients ont peur qu'en réduisant l'épaisseur des films, ils deviennent plus fragiles. Et puis il y a aussi la limite des machines chez le fabricant comme chez le client. Si parfois cela ne nécessite aucune adaptation des lignes chez le client, ou alors mineures (comme rajouter une barre antistatique), il faut d'autres fois complètement reconcevoir les machines. L'investissement peut alors être conséquent pour le client. Mais globalement, on observe tout de même une diminution notable des épaisseurs. « Il y a vingt ans, les films ménagers avaient une épaisseur comprise entre 12 et 13 µm. Aujourd'hui, on tourne autour de 7 à 8 µm », rapporte Jean-Pierre Lebreton de chez Linpac Plastics.

LA SOLUTION SUPER-TOUGH SURLYN DE DUPONT

- La branche packaging de DuPont travaille depuis plusieurs années sur la réduction des épaisseurs des films plastiques, dans le cadre de programmes globaux d'écoconception des emballages. L'objectif : trouver des matériaux plus performants afin de réduire l'épaisseur nécessaire pour obtenir les mêmes ou de meilleures propriétés mécaniques. La gamme Surlyn, basée sur un éthylène copolymère, est le résultat de cette approche puisque ce matériau se veut une alternative aux résines actuellement commercialisées. Il permet une réduction de poids qui peut aller jusqu'à 30 % quand il est utilisé, par exemple, comme emballage pour les viandes. Le nouveau produit Surlyn 1709 permet, de plus, une température de scellage plus basse que le polyéthylène (PE) standard, et sa résistance à la perforation est meilleure même avec une épaisseur 30 % inférieure au PE.

851 000tonnes

C'est la production française de films plastiques pour l'année 2005.

TROIS OPTIONS POUR RÉDUIRE L'ÉPAISSEUR

1. Jouer sur les différentes couches en optimisant les pourcentages de chaque polymère ou en remplaçant des plastiques par d'autres avec de meilleures propriétés mécaniques afin de compenser la réduction de volume.

2. Optimiser les procédés de transformation des plastiques et de fabrication des films.

3. Réduire la quantité de matière, en étant attentif à ne pas dépasser le seuil critique pour les propriétés mécaniques du matériau.

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