Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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The need for gas-barrier materials are increasing in the packaging sector. Constraints of recycling, marketing, weight and cost have led to the development of innovative solutions to replace glass or metal packaging. The solutions are multiple and must, most importantly, meet specifications which are as diverse as the possible applications in order to minimize the "barrier cost". Amongst polymer-based barrier packaging, the multilayer solution remains the most widely used.
Auteur(s)
-
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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Amélioration extrinsèque des propriétés barrières
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3. Structures multicouches
3.1 Généralités, exemples
Dans les structures multicouches réalisées par coextrusion, la couche extérieure est généralement sélectionnée pour ses propriétés mécaniques et ses propriétés barrières tandis que la couche interne l’est pour sa soudabilité et sa compatibilité alimentaire. Les couches intermédiaires, de leur côté, permettent de renforcer l’effet barrière ainsi que l’adhésion entre les couches (tableau 3).
Notons ici que nombre de technologies décrites dans les sections suivantes (oxygen scavengers, nanocomposite...) sont intégrées dans des structures multicouches.
3.2 Compatibilisation
La compatibilisation entre les couches se fait par l’intermédiaire d’un 3e composant (couche adhésive) compatible avec chacune des 2 phases, ou plus précisément d’un copolymère comportant une partie miscible avec une phase et une autre partie miscible avec la seconde phase (copolymère à blocs ou, plus rarement, greffé).
Une liste de liens internet liés à divers fabricants de compatibilisants est ajoutée en annexe documentation.
HAUT DE PAGE3.3 Recyclage
Le recyclage des structures multicouches peut poser quelques problèmes. La réutilisation de ces matériaux nécessite souvent l’ajout de compatibilisants dans des proportions supérieures à celles déjà présentes pour l’adhésion entre les couches.
Par exemple, pour des structures PA/PE et PA/PP, il est recommandé d’ajouter entre 5 et 7 % de polyéthylène ou polypropylène greffé anhydride maléique.
Pour une structure PET/PE, l’addition de 5 % de polyoléfine modifiée époxy est recommandée.
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Structures multicouches
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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