Comment améliorer les propriétés barrières du verre.
Créé le 09.16
Améliorer les propriétés barrières du verre est un objectif commun et important dans l'emballage, en particulier pour des industries comme l'alimentation, le médical et les biens de consommation spécialisés qui nécessitent une protection contre l'humidité, la graisse, l'oxygène et les arômes.
Voici un guide complet sur la façon d'améliorer les propriétés barrières du glassine, des principes fondamentaux aux technologies avancées.
Comprendre le matériau de base : Pourquoi le Glassine est un bon point de départ
Tout d'abord, il est crucial de comprendre ce qu'est le verre standard :
- Fabrication : C'est un papier supercalandré. La pâte à papier est battue de manière extensive pour effilocher les fibres, ce qui leur permet de se lier étroitement lors d'un processus de calandrage à haute pression et haute température.
- Propriétés inhérentes : Ce processus crée une feuille qui est dense, lisse, brillante et possède une résistance naturelle à l'air et à la graisse en raison de sa faible porosité. Cependant, cette résistance naturelle n'est pas une barrière complète.
L'objectif de l'amélioration est de s'appuyer sur cette structure naturellement dense pour créer une véritable barrière fonctionnelle.
Méthodes pour améliorer les propriétés de barrière
Les méthodes d'amélioration peuvent être classées en trois approches principales : Revêtements et Laminages, Additifs Internes et Modifications Physiques.
1. Revêtements et Laminages (Les Plus Courants et Efficaces)
Cela implique d'appliquer une couche d'un autre matériau à la surface du verre.
a) Revêtement par extrusion/Lamination:
- Processus : Un polymère fondu est extrudé à travers une filière plate et pressé directement sur le web de verre.
- Matériaux :
- Polyéthylène (LDPE/LLDPE) : Le choix le plus courant. Offre une excellente barrière contre l'humidité et une bonne capacité de thermoscellage. Souvent utilisé pour l'emballage de produits de boulangerie et d'aliments surgelés.
- Alcool vinyle éthylène (EVOH) : Une barrière exceptionnelle contre l'oxygène et les arômes. Il est presque toujours utilisé comme une couche co-extrudée entre le PE, car il est hygroscopique (perd ses propriétés de barrière lorsqu'il est humide).
- Polypropylène (PP) : Offre une bonne barrière contre l'humidité et une résistance à des températures plus élevées que le PE.
- Résultat : Crée une barrière très forte et imperméable. Le choix du polymère détermine la barrière spécifique (humidité, oxygène ou les deux).
b) Revêtement par dispersion (ou revêtement par solution) :
- Processus : Une émulsion polymère à base d'eau ou de solvant est appliquée sur la surface du verre (par exemple, via une tige, un couteau à air ou un applicateur à lame) puis séchée.
- Matériaux :
- PVdC (Chlorure de polyvinylidène) : Offre une barrière exceptionnelle contre l'humidité, l'oxygène et les arômes. Un revêtement traditionnel et performant.
- Acryliques : Bon barrier contre les graisses et les huiles, souvent utilisé dans les emballages à beurre et à l'épreuve des graisses.
- Fluorochimiques : Fournissent une résistance extrêmement élevée aux huiles et aux graisses (par exemple, pour les sacs de pop-corn).
- Lamination à la cire : Bien que moins courante maintenant, la cire peut être appliquée pour la résistance à l'humidité et une esthétique unique, mais elle peut se fissurer et est moins recyclable.
- Résultat : Une sensation plus fine et semblable à du papier que le revêtement par extrusion tout en améliorant considérablement les propriétés barrières. Souvent d'apparence plus durable.
c) Laminage de film :
- Processus : Un film plastique préfabriqué (par exemple, BOPP, PET, PLA) est collé de manière adhésive à la feuille de verre.
- Résultat : Fournit les propriétés spécifiques du film choisi (par exemple, clarté, rigidité, haute barrière). Offre une grande flexibilité de conception mais peut être plus coûteux et moins recyclable.
2. Additifs internes (ajout de masse)
Ce sont des produits chimiques ajoutés à la pâte avant que la feuille de papier ne soit formée.
- Processus : Des additifs sont mélangés dans la pâte de fibres.
- Matériaux :
- Agents de dimensionnement (par exemple, AKD - Dimer d'alkyle de cétonique) : Ce sont des agents hydrophobes qui font que les fibres de cellulose elles-mêmes repoussent l'eau. Ils augmentent la résistance du papier à l'eau liquide et à la vapeur d'humidité.
- Additifs de résistance à la graisse : Des agents similaires peuvent être utilisés pour améliorer la résistance naturelle à la graisse du verre.
- Résultat : Améliore les propriétés de masse de la feuille plutôt que de simplement créer une barrière de surface. Cela est souvent utilisé en conjonction avec des revêtements pour un effet synergique. L'effet est généralement moins absolu qu'un revêtement plastique continu.
3. Modifications physiques et de processus
- Augmentation du calandrage : Augmenter davantage la pression et la température pendant le processus de supercalandrage peut densifier la feuille encore plus, réduisant sa porosité et améliorant sa barrière native. Cependant, il existe une limite pratique avant que le papier ne devienne trop cassant et ne perde sa résistance à la traction.
- Grammage (Basis Weight) : Utiliser un papier verre plus lourd et plus épais fournira naturellement une meilleure barrière qu'un papier très fin, car le chemin de transmission de la vapeur est plus long et plus tortueux.
Choisir le bon amélioration pour vos besoins
Exigence de barrière | Méthodes d'amélioration recommandées | Applications courantes |
Humidité / Vapeur d'eau | Revêtement par extrusion avec PE, Revêtement de dispersion avec PVdC/Acryliques, dimensionnement interne | Sacs de nourriture congelée, sacs à pain, sacs multi-parois |
Graisse / Huile | Revêtement de dispersion fluorochimique, Revêtement acrylique, additifs internes | Emballage de restauration rapide, emballages de beurre, sacs à popcorn, sacs de nourriture pour animaux |
Oxygène & Arôme | Co-extrusion avec EVOH, Revêtement de dispersion avec PVdC | Sacs de café, emballages médicaux, aliments spécialisés (noix, épices) |
Robustesse globale | Film Lamination (e.g., BOPP), Revêtement par extrusion | Sacs de détail premium, emballage cadeau |
La considération critique : durabilité
Les améliorations modernes doivent équilibrer la performance avec l'impact environnemental.
- Recyclabilité : Les revêtements et laminages plastiques traditionnels (PE, PP) peuvent compliquer le recyclage dans les flux de papier. Les monomatériaux (par exemple, le verre enduit de PE) sont souvent préférés aux laminés complexes car ils sont plus faciles à recycler.
- Biodégradabilité/Compostabilité : Il y a une tendance croissante à utiliser :
- Polymères d'origine biologique : les revêtements par extrusion de PLA (acide polylactique) peuvent fournir une barrière contre l'humidité et sont compostables dans des installations industrielles.
- Revêtements biopolymères à base d'eau : Des revêtements à base de protéines (zein), d'amidons ou de chitosane sont en cours de développement pour fournir des barrières tout en maintenant la compostabilité.
- PFAS sans : Les revêtements fluorochimiques (qui contiennent souvent des PFAS) subissent une pression réglementaire en raison des préoccupations environnementales et sanitaires. L'industrie se dirige rapidement vers des alternatives sans PFAS, telles que des acryliques avancés et d'autres chimies novatrices.
Résumé : Comment décider
1. Définissez vos besoins en barrières : quantifiez ce que vous devez bloquer (eau, huile, oxygène ?) et à quel degré. Les normes de test telles que MVTR (Taux de Transmission de Vapeur d'Eau) ou OGR (Résistance à l'Huile et à la Graisse) sont essentielles.
2. Considérez le produit : Est-il sec, humide, huileux ou aromatique ? Quelle est l'exigence de durée de conservation ?
3. Déterminer les exigences de manipulation : Le paquet doit-il avoir une capacité de thermoscellage ? Doit-il être rigide ou flexible ?
4. Prioriser la durabilité : Quelles sont vos exigences en fin de vie ? Recyclable ? Composable ? Cela influencera fortement votre choix de revêtement.
5. Partenaire avec un Convertisseur : Les producteurs de verre (convertisseurs) ont une expertise approfondie. Travaillez avec eux pour tester et sélectionner la solution la plus rentable et performante pour votre application spécifique. Ils peuvent réaliser des essais sur des revêtements pilotes pour trouver l'ajustement parfait.
En tirant parti de ces méthodes—en particulier les revêtements de dispersion avancés et les laminations par extrusion—vous pouvez transformer le verre standard en un matériau barrière haute performance adapté aux applications d'emballage les plus exigeantes.
Ray
Ferrill
Evelyn