Légèreté, recyclabilité et PCR orientent les bouchons en plastique vers de nouvelles perspectives - Maypak

L’allègement, la recyclabilité et la résine post-consommation (PCR) seront trois axes clés sur lesquels les acteurs de l’industrie continueront de travailler pour rendre les bouchons et les résines de bouchons plus durables.

01. Voir Léger

Au cours des deux dernières décennies, le poids des emballages de boissons a diminué. 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 de la norme de conception des finitions de col, notamment la zone d'application sur le bouchon, s'inscrit dans la tendance à l'allègement des bouteilles. Par exemple, le passage de la finition PCO 1810 pour les boissons gazeuses à la norme actuelle PCO 1881 a permis de réduire le poids du bouchon de 25 à 35 %, avec une réduction similaire de la finition elle-même. L'adoption de la dernière norme de finition de 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. À mesure que les exigences en matière de performance et de tolérances dimensionnelles de ces bouchons légers se resserrent, les qualités spécifiques de résines de polyéthylène (PE) couramment utilisées il y a seulement une dizaine d'années ne répondent plus toujours 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 capsules.

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'accroître la résistance à la fissuration sous contrainte requise pour les pièces à parois minces, d'améliorer la résistance au fluage et les propriétés de barrière nécessaires aux boissons gazeuses ou dosées, et d'obtenir une meilleure fluidité pour les moules de grande taille et à cavités multiples permettant de produire davantage de pièces simultanément. 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 performance.

02. Conception en vue du recyclage

Avec l'essor de l'économie circulaire, la conception en vue du recyclage est devenue un enjeu majeur tout au long de la chaîne de valeur. Les bouchons, autrefois composés de deux matériaux ou plus pour répondre à des exigences telles que la résistance à l'inviolabilité ou l'étanchéité, sont désormais disponibles en solutions monomatériaux entièrement recyclables.

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 bouchons 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 coque en polypropylène (PP) et d'une doublure 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) monobloc, sans doublure, privilégiant le toucher. Ces capsules simplifient la chaîne d'approvisionnement, réduisent la déformation du col et améliorent l'étanchéité, tout en facilitant l'adoption de la filière monomatériau.

Un autre aspect à prendre en compte pour la conception des fermetures en vue de leur recyclabilité concerne le marché des emballages alimentaires souples. Les sachets souples tout polyéthylène (PE) sont conçus pour remplacer les sachets souples traditionnels utilisant des matériaux hybrides afin de répondre aux exigences de performance.

Grâce au développement de résines PE avancées aux propriétés nettement améliorées, notamment en termes de barrière et d'étanchéité, de plus en plus d'applications peuvent être remplacées par des films PE pour créer des sachets stand-up entièrement recyclables. Certains de ces sachets contiennent également des embouts et des accessoires en PP ou PE, en particulier pour des produits comme les aliments pour bébés, les condiments et les sauces. Afin de rendre l'emballage entièrement recyclable, l'utilisation de sachets, de raccords et de fermetures 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, nécessitant des conceptions nouvelles et innovantes.

Suivant le même raisonnement que l'UE, une législation similaire pourrait être introduite en Amérique du Nord et ailleurs. Le système de fermeture par attache offre également la possibilité de différencier les produits et pourrait se généraliser en Amérique du Nord, les multinationales cherchant à intégrer des modèles de fermeture globaux. 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.

03. PCR de liaison

Depuis de nombreuses 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 industriels. L'incorporation de PCR va encore plus loin en utilisant des composants précédemment utilisés par les 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 contenu recyclé dans les 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 des difficultés lors de leur transformation sur une ligne de production conçue pour utiliser des résines à viscosité beaucoup plus faible, couramment employées pour les bouchons et les fermetures. Parmi les autres critères d'approvisionnement figurent la qualité, la constance et la fiabilité.

De manière générale, les principaux facteurs techniques à prendre en compte lors du développement de bouchons contenant des PCR sont les matériaux, la transformation, les exigences d'application et la conception de la pièce. 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, les propriétés optiques et les propriétés 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 pour les PCR sont très larges. Conjuguées aux différences de propriétés intrinsèques entre les PCR disponibles aujourd'hui et les résines d'origine utilisées pour les bouchons, ces différences entraînent une modification de la plage de paramètres de fabrication, 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 bouchons, 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 réalisable et celle qui offre le meilleur rapport impact environnemental.

Les résines vierges « prêtes pour la PCR », conçues spécifiquement pour cette technique, pourraient 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 avancées réalisées sur les résines de bouchons qui permettent d'alléger les emballages offrent également de meilleures propriétés mécaniques et rhéologiques, 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 capsulage devraient se poursuivre au cours des dix prochaines années, la demande des législateurs et des consommateurs stimulant 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 travaux 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 actuelles en matière de développement durable.