Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les besoins en matériaux barrières aux gaz vont croissants dans le domaine de l’emballage. Les contraintes de recyclage, de marketing, de poids et de coût, amènent au développement de solutions innovantes pour remplacer les emballages en verre ou métal. Les solutions sont multiples et doivent répondre avant tout à un cahier des charges aussi diversifié que les applications possibles afin de minimiser le « coût barrière ». Parmi les emballages barrière à base polymère, la solution multicouche reste la plus employée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphane CROS : Ingénieur de Recherche à l’Institut national de l’Énergie solaire - Laboratoire des Composants systèmes, CEA/ DRT/ LITEN
INTRODUCTION
Les besoins en matériaux barrières aux gaz, essentiellement l’eau et l’oxygène, vont croissants dans le domaine de l’emballage ou de la protection du contenant en général (figure en fin d’introduction). Ce processus est lié à l’augmentation de la demande dans des domaines aussi divers que l’alimentaire, le packaging médical ou encore l’optoélectronique.
Les contraintes de recyclage, de marketing (transparence), de poids et de coût, amènent au développement de solutions innovantes visant à remplacer les emballages en verre ou métal aux capacités barrières très élevées.
Si les technologies utilisées sont multiples, de la voie multicouche à celle du dépôt plasma, de l’insertion de scavengers à celle de nanocharges, du mélange polymère au dépôt polymère, celles‐ci doivent répondre avant tout à un cahier des charges aussi diversifié que les applications possibles (figure ci-dessous et tableau en fin d’introduction) afin de minimiser le « coût barrière ».
En terme d’emballage barrière à base polymère, la solution multicouche reste la plus employée. Toutefois, les exigences de domaines comme celui de l’embouteillage à base PET (polyéthylènetéréphtalate), ont permis le développement commercial de techniques comme le dépôt de surface, largement utilisé aujourd’hui (dernier tableau).
D’autres technologies, telles que l’insertion de scavengers, les nanocomposites ou encore les mélanges polymères sont également sur une rampe ascendante.
Ce document, bien que traitant de l’emballage barrière, s’attardera peu sur les résines barrières et les structures multicouches, déjà décrites dans d’autres articles des Techniques de l’Ingénieur, mais apportera un complément d’information et une vue globale des technologies barrières.
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Conclusion
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5. Amélioration intrinsèque des propriétés barrières
Les possibilités d’obtenir une amélioration des qualités barrières par l’insertion d’additifs dans une matrice polymère recouvrent 2 stratégies :
-
les charges actives qui piègent ou catalysent le piégeage du perméant (oxygen scavengers ) ;
-
les charges passives qui augmentent le chemin de diffusion des perméants (nanocomposites).
5.1 Emballages actifs : les absorbeurs d’oxygène (oxygen scavengers)
Nous nous intéresserons ici aux absorbeurs intégrés au film et non aux sachets absorbants liés au contenu.
HAUT DE PAGE
Le terme de scavenger implique l’absorption du gaz perméant.
Cette technologie est largement répandue pour l’absorption d’oxygène. Elle s’avère très efficace, particulièrement durant la 1re moitié de leur cycle de vie.
Les différents types d’oxygène scavengers sont des réactifs directs, ou des catalyseurs, dont la durée de vie est limitée à leur saturation.
Par rapport aux matériaux barrières classiques dont l’action consiste à ralentir la diffusion des gaz, les scavengers possèdent des caractéristiques positives ou négatives.
Parmi les avantages :
-
absorption de l’oxygène provenant de l’extérieur et présent dans le contenu ;
-
possibilité d’association, en multicouche, à des films moyennement barrières et moins coûteux que les technologies hautement barrières ;
-
capacité de maintenir le contenu à une concentration en oxygène inférieure au ppm durant une période de 6 mois.
Du côté des inconvénients :
-
technologie à absorption cumulative impliquant une durée de vie limitée ;
-
nécessité de protéger les bobines de film de l’atmosphère avant utilisation pour certaines technologies ne possédant pas de phase d’activation.
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Amélioration intrinsèque des propriétés barrières
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CRANK (J.), PARK (G.S.) - Diffusion in polymers. - Academic Press, London and New-York (1968).
-
(2) - FIRON (M.), TROUSLARD (P.), CROS (S.) - * - CEA/DRT/LITEN/LCS, Dépôt de brevet français no 06/01320.
-
(3) - BURROWS (P.E.), GRAFF (G.L.) et al - Displays. - 22, 65 (2001).
-
(4) - CROS (S.), FIRON (M.), LENFANT (S.), TROUSLARD (P.), BECK (L.B.) - * - NIM B 251, 257-260 (2006).
-
(5) - BUJAS, ROKO (S.) - General Atomic. - Brevet USA 6804989.
-
(6) - HIGGINS (L.M.) - * - III, Ph. D., H3MA Consulting, LLC, Austin, Texas USA, Advancing microelectronics, Volume 30, No 4 (2003).
-
(7)...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
Kuraray au sujet du SEPTONÒ http://septon.info/en/septon/list/pmc.html http://www.kuraray.de/division4/septon.html
DuPont http://www.dupont.com/industrial-polymers/plastics/functions/ com_blends.html
DuPont sur les polymères recyclés http://www.dupont.com/industrial-polymers/plastics/functions/com_recycle.html
Groupe Total (Atofina est devenu Arkema) http://www.total.com/fr/group/activities/chemicals/?IdMarque=232
Mitsui Chemicals America Inc. au sujet de ADMERÒ http://www.mitsuichemicals.com/adm_cha.htm
JSR Corporation au sujet des TPE (Thermoplastic Elastomer) https://www.jsr.co.jp/jsr_e/products/tpe/...
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