Allégement, recyclabilité et PCR ouvrent de nouvelles perspectives aux bouchons en plastique - Maypak

L'allègement, la recyclabilité et les résines post-consommation (PCR) seront trois axes de travail clés pour les acteurs de l'industrie qui s'efforcent de rendre les bouchons et les résines de bouchons plus durables. (L'emballage cosmétique a également commencé à innover progressivement, en accordant une plus grande attention à la durabilité : Bouteilles à pompe sans air en PP , Pompe en plastique , Bouteilles en plastique , etc.)

Paraître léger

Au cours des deux dernières décennies, le poids des emballages de boissons a connu une diminution constante. Les progrès réalisés en matière de conception, de traitement et de matériaux ont permis à l'industrie de développer des solutions de bouteilles et de bouchons ayant un impact environnemental moindre, car la production, la transformation et le transport des matières premières nécessaires sont réduits.

La mise à jour des critères de conception de la finition du col, c'est-à-dire de la zone d'application du bouchon, s'inscrit dans la tendance à l'allègement. Par exemple, le passage de la finition PCO 1810, utilisée pour les boissons gazeuses, à la norme actuelle PCO 1881 a permis une réduction de 25 à 35 % du poids du bouchon, ainsi qu'une réduction similaire de la finition elle-même. L'adoption de la dernière norme de finition du col (26/22) devrait constituer un autre changement majeur dans les prochaines années.

Dans des applications telles que les bouteilles d'eau légères, certains estiment que les possibilités de réduction de poids ont atteint leurs limites. Par conséquent, l'augmentation des capacités de production revêt une importance accrue. Face au resserrement des exigences de performance et de tolérance dimensionnelle pour ces bouchons légers, certaines qualités de résines de polyéthylène (PE), courantes il y a seulement dix ans, ne répondent plus aux exigences de transformation et de fonctionnalité des nouveaux modèles.

Pour pallier ces limitations des résines courantes, les fournisseurs de matériaux ont développé des résines PE haute performance aux propriétés mécaniques améliorées, permettant de réduire encore le poids des bouchons et des fermetures.

Ces propriétés découlent des progrès réalisés dans la conception des résines, tels que la distribution bimodale du poids moléculaire et l'utilisation de comonomères d'octène, qui offrent des avantages uniques par rapport aux résines PE traditionnelles.

Les résines haute performance permettent d'obtenir la résistance à la fissuration sous contrainte nécessaire aux pièces à parois minces, d'améliorer la résistance au fluage et les propriétés de barrière requises pour les boissons gazeuses ou dosées, et d'accroître la fluidité des moules de grande taille et à cavités multiples permettant la production en série d'un plus grand nombre de pièces. L'industrie continuera de développer des bouchons plus fins et plus légers, grâce à l'utilisation de résines PE haute performance modernes pour garantir leur efficacité.

Conception pour le recyclage

Avec l'essor de l'économie circulaire, la conception en vue du recyclage est devenue un enjeu plus crucial que jamais tout au long de la chaîne de valeur. Les systèmes de fermeture qui, autrefois, comportaient deux matériaux ou plus pour répondre à des exigences telles que la résistance à l'effraction ou l'étanchéité, sont désormais composés d'un seul matériau entièrement recyclable.

Bien que les coûts et l'efficacité de la production restent des facteurs importants, les nouvelles directives et réglementations en matière de recyclage façonneront les systèmes de fermeture modernes et susciteront un intérêt accru pour des éléments tels que les liants et les résines barrières recyclables.

Auparavant, les bouchons en deux parties, composés d'une enveloppe extérieure en polypropylène (PP) et d'un joint en polyéthylène basse densité (PEBD) ou autre matériau assurant une étanchéité optimale, étaient la norme. Si les bouchons en deux parties restent courants dans certaines régions d'Amérique du Nord et pour certaines boissons, ils sont progressivement remplacés dans la plupart des régions par des capsules en polyéthylène haute densité (PEHD) sans joint, privilégiant le goût. Ces bouchons monoblocs simplifient la chaîne d'approvisionnement, réduisent la déformation du col et améliorent l'étanchéité, tout en facilitant l'adoption d'une filière de fabrication de bouchons à matériau unique.

Un autre domaine où les conceptions de fermetures recyclables sont prises en compte est celui des emballages alimentaires souples. Le sachet stand-up 100 % PE est conçu pour remplacer les sachets stand-up traditionnels, qui utilisent un mélange de matériaux pour répondre aux exigences de performance.

Grâce au développement de résines PE avancées aux propriétés nettement améliorées, telles que l'effet barrière et la scellabilité, de plus en plus d'applications peuvent être réalisées avec des films PE pour créer des sachets souples entièrement recyclables. Certains de ces sachets contiennent également des becs verseurs et des fermetures en PP ou PE, notamment pour des produits comme les aliments pour bébés, les vinaigrettes et les sauces. Afin de rendre l'emballage entièrement recyclable, l'utilisation de sachets, de fermetures et d'embouts entièrement en PE devrait se généraliser.

Le système d'attache est une solution émergente en Amérique du Nord qui permet de garantir que les bouchons soient collectés avec les contenants, contribuant ainsi à réduire les déchets. En 2024, dans le cadre de la directive sur les plastiques à usage unique, l'Union européenne (UE) exigera que les fermetures en plastique de tous les contenants de moins de 3 litres restent attachées. Cette législation a profondément bouleversé l'industrie des boissons et a nécessité des conceptions nouvelles et innovantes.

Suivant le même raisonnement qu'au sein de l'UE, une législation similaire pourrait être introduite en Amérique du Nord et ailleurs. Le système de fermeture par attache offre également une opportunité de différenciation des produits et pourrait se généraliser en Amérique du Nord, les multinationales cherchant à harmoniser les modèles de fermeture à l'échelle mondiale. Le co-développement entre les fournisseurs de résine et les concepteurs de fermetures facilitera ces nouvelles conceptions et permettra d'exploiter pleinement le potentiel des matériaux présentant une résistance à la traction et des propriétés d'écoulement supérieures pour les fermetures par ruban et par attache articulée.

Combiné à la PCR

Depuis des années, les transformateurs incorporent avec succès des résines post-industrielles (RPI), également appelées matériaux de rebut ou de recyclage, dans la fabrication de pièces moulées pour certains secteurs. Il est possible d'aller plus loin dans l'utilisation des PCR en exploitant des composants ayant déjà servi aux consommateurs ou dans des applications industrielles.

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour intégrer efficacement le PCR dans les joints destinés au contact alimentaire et aux autres applications. À l'avenir, ces facteurs joueront un rôle plus important pour déterminer la quantité de PCR pouvant être mélangée à la résine vierge, les entreprises cherchant à maximiser la teneur en matériaux recyclés dans leurs bouchons.

L'un des principaux obstacles à l'intégration de PCR dans les bouchons aujourd'hui réside sans doute dans la disponibilité limitée de matières premières adaptées, notamment pour les emballages alimentaires et de boissons. Concernant le PE, le PEHD recyclé (rHDPE) issu du lait soufflé et des bouteilles est actuellement le seul matériau couramment utilisé et approuvé pour le contact alimentaire.

L'un des problèmes liés à l'utilisation de résines initialement conçues pour le soufflage est que leurs propriétés ne sont pas optimales pour le moulage par injection (et, dans une moindre mesure, pour le moulage par compression). Ces méthodes de production sont très différentes, et la viscosité élevée des résines de soufflage pose problème lors du traitement sur une ligne conçue pour utiliser des résines à viscosité beaucoup plus faible, couramment employées pour les bouchons et les capsules. Parmi les autres critères d'approvisionnement figurent la qualité, la constance et la fiabilité.

De manière générale, les principales considérations techniques relatives au développement de bouchons contenant des PCR concernent les matériaux, la transformation, les exigences d'application et la conception des pièces. Les propriétés des PCR diffèrent de celles de la résine d'origine. Les propriétés des matériaux, telles que les propriétés mécaniques, la rhéologie, la couleur, l'optique et les caractéristiques sensorielles, déterminent si un matériau convient à une application donnée.

Dans le même temps, les mouleurs doivent déterminer si les pièces peuvent être produites sans modifications majeures des équipements de moulage et du débit existants, ou si des étapes supplémentaires liées au stockage, à la manutention et au mélange sont nécessaires.

Dans la plupart des cas, les spécifications des matériaux utilisés pour les PCR sont très larges. Compte tenu des différences de propriétés intrinsèques entre les PCR actuels et les résines d'origine utilisées pour les bouchons et fermetures, il en résulte une plage de paramètres de fabrication modifiée, avec une variabilité accrue des dimensions et des performances des pièces. Si les mouleurs ne comprennent pas et ne prennent pas en compte ces différences lors de la production des fermetures, des difficultés supplémentaires peuvent survenir en aval, lors de la mise en bouteille et de l'utilisation finale.

Pour relever ce défi, la conception de l'embout doit être évaluée en fonction des exigences de l'application. Dans une perspective de développement durable, il est important de comparer les avantages de l'allègement à ceux du PCR afin de déterminer quelle approche est la plus viable et la plus avantageuse en termes d'impact environnemental.

Les résines vierges « prêtes pour la PCR » et conçues spécifiquement pour cette application devraient se généraliser à mesure que les efforts se multiplient pour introduire de nouvelles sources d’approvisionnement en PE recyclé. Dans de nombreux cas, les mêmes progrès réalisés dans le domaine des résines pour bouchons, qui permettent d’alléger les emballages, offrent également des propriétés mécaniques et rhéologiques améliorées, permettant ainsi aux transformateurs et aux marques d’utiliser davantage de contenu recyclé dans les bouchons et les emballages alimentaires.

Ces innovations durables dans le domaine des bouchons et des résines de fermeture devraient se poursuivre au cours des dix prochaines années, sous l'impulsion des législateurs et des exigences des consommateurs qui favorisent l'émergence de nouvelles solutions commerciales. La collaboration entre les acteurs de la chaîne d'approvisionnement (fabricants, outillages, marques et fournisseurs de matériaux) permettra de faire progresser ces efforts année après année.

Il est impossible de dire exactement à quel point les fermetures seront différentes d'ici la fin du siècle, mais elles intégreront certainement les innovations naissantes en matière de développement durable d'aujourd'hui.