Enduction par extrusion et contrecollage

On plastifie le carton pour ajouter à ses propriétés méca-niques, l’étanchéité et la possibilité de le sceller à la chaleur. Un nombre relativement restreint de plastiques suffisent à donner au carton les qualités qui lui manquent naturellement, mais qui sont indispensables pour certaines applications particulièrement exigeantes.

L’enduction par extrusion est le procédé par lequel on dépose sur le carton une couche de plastique en fusion que l’on refroidit ensuite rapidement. Il se forme ainsi une couche mince, lisse et d’épaisseur constante. L’extrusion peut servir à fixer un film plastique ou métallique à la surface du carton en se servant du plastique en fusion.

L’enduction par extrusion et le contrecollage sont utilisés pour conférer au carton les propriétés suivantes:
• protection contre l’humidité
• barrière contre la vapeur d’eau, l’oxygène, les arômes, etc.
• résistance aux graisses
• résistance à la chaleur
• attrait commercial, avec par exemple des surfaces brillantes.

Attrait commercial

L’utilisation de carton enduit par extrusion et contrecollé offre un très grand potentiel promotionnel puisque le carton s’en trouve agréable à regarder et à manipuler. Un brillant élevé est créé par l’enduction par extrusion et un rouleau de refroidissement spécial pour fini brillant. En appliquant une feuille d’aluminium ou un film de polyester métallisé, le support prend un bel aspect métallique. Les matériaux mis en œuvre par ces procédés sont également très agréables au toucher ; ils dégagent une impression de qualité et de luxe et incitent le client à transférer sur le contenu les impressions que lui donne le contenant.

Examples of extruded and laminated products providing sales appeal

• enduction par extrusion de PE (polyéthylène), finition mate ou brillante. L’impression et le collage (avec de la colle froide) est possible sur la surface traité corona.
• enduction par extrusion de PP (polypropylène) ou de PET (polyéthylène téréphtalate), deux polymères résistants à la chaleur qui, appliqués sur le carton, peuvent s’employer dans les applications à mettre au four.
• contrecollage d’une feuille d’aluminium ou d’un film de polyester métallisé donnant un effet métallique. Le carton peut être imprimé sur la surface prétraitée.

Enduction fonctionnelle

Le carton en tant que tel convient à l’emballage de produits secs en général, mais sans protection, il supporte mal le contact direct avec des produits alimentaires humides et gras. L’humidité réduit les propriétés mécaniques du carton, la graisse s’y infiltre et provoque des taches. De tels effets réduisent évidemment la fonction de protection de l’emballage et nuisent également à son aspect.

Grâce à l’enduction par extrusion , on recouvre le carton d’une mince couche de plastique résistant à la graisse, à l’humidité et, le cas échéant, à la chaleur. La couche est thermoscellable et pour certains montages, il est possible de rendre la soudure étanche. Selon les nécessités, le carton est enduit sur une ou deux faces.

Le contrecollage d’aluminium constitue une barrière à la lumière, l’humidité, la graisse, et les gaz. La feuille d’aluminium est plastifiable et confère ainsi des caractéristiques de sécurité et de thermoscellage au produit.

Caractéristiques clés

Un certain nombre de paramètres de traitement influencent le grammage de l’enduction. Les paramètres les plus importants sont les suivants:
• débit de la matière plastique fondue
• température de la matière plastique fondue.

 


Impression sur carton pelliculé métallisé : les détails métalliques de la guitare sont supprimés de la photo pour que le brillant du métal sous-jacent soit entièrement exposé.

 

 

 


Enduction par extrusion.

 

 

Applications   Description   Exemples

Liquides

 

Les glaces et boissons non alcoolisées exigent une barrière efficace à l’eau. Une enduction par extrusion sur les deux faces est souvent nécessaire pour assurer l'étanchéité des gobelets. Une machinabilité de premier ordre est requise pour la mise en volume de l’emballage.

 

Gobelets

 

 

Aliments surgelés   Les aliments surgelés conditionnés après surgélation admettent des emballages en carton revêtus de plastique sur une seule face. D’autres produits que l’on refroidit et surgèle dans un emballage sont encore humides et parfois chauds au moment de les déposer dans l’emballage. Les cartons pour emballages de ce genre doivent être enduits de plastique sur les deux faces pour assurer leur fiabilité jusqu’à l’utilisation du produit par le consommateur.   Glace
Légumes surgelés
Crustacés
Emballages enfournables   Le matériau d’emballage doit résister à l’humidité et aux graisses à des températures élevées sans en être imprégné. On le recouvre d’une couche de plastique résistant à la chaleur et qui empêche l’altération des arômes et de la saveur du contenu.   Barquettes servant de moules de cuisson

Machine à enduction par extrusion et contrecollage

 

 

Machine de contrecollage par extrusion. Cliquez pour agrandir.

1. Débobinage

Le carton est chargé en bobines sur la machine.

2. Traitement de la surface

La surface du carton est prétraitée par décharge corona. Le film plastique peut être traité à l’ozone. Ces méthodes favorisent l’adhésion du plastique au carton.

3. Enduction par extrusion

Les granulés de plastiques tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le polyéthylène téréphtalate (PET) fondent sous l’effet de la chaleur et de la pression dans le canon de l’extrudeuse. Le plastique fondu est appliqué sur le carton au travers de la fente de la filière à commande automatique. La régulation thermique joue un rôle clé. La surface de plastique est immédiatement comprimée contre la face réfrigérée d’un cylindre d’acier, lequel va déterminer le fini de la surface plastifiée. Les enductions au verso ont généralement une texture grainée tandis que le recto présente un fini brillant.

4. Contrecollage par extrusion

Un dévidoir est situé immédiatement après l’application de la première couche de plastique. Une feuille métallique ou un film peuvent être intercalés entre le film de plastique fondu et le rouleau refroidisseur de manière à ce que le plastique serve tout d’abord d’adhésif.

5. Traitement corona

Les enductions destinées à l’impression sont soumises à un traitement corona pour augmenter la tension de surface et l’accroche des encres d’imprimerie. Les enductions sur une face sont également traitées corona pour améliorer la scellabilité et permettre le collage avec des adhésifs en émulsion.

6. Bobinage

Le carton est bobiné sur un long mandrin d’acier par lot de 1 à 3 tonnes selon le produit. Chaque lot reçoit un code d’identification spécifique.

 

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Les matériaux de l’extrusion et du contrecollage

Les matériaux intervenant dans le procédé d’enduction et de contrecollage par extrusion sont : le carton, le papier, les résines plastique, les films plastique et les feuilles d’aluminium. Le nombre de résines servant à l’enduction est élevé. Bon nombre d’entre elles présentent des propriétés spéciales réservées à des applications spécifiques. Les fournisseurs de films et de feuilles fabriquent des produits génériques, auxquels s’ajoutent aussi leurs propres spécialités, combinables au carton. Au total, cela représente une grande variété de produits.

On sélectionne les résines plastique qui, en raison de leur neutralité au goût et odeurs, n’affectent pas les produits emballés.

La législation européenne en matière de déchets stipule que les matériaux d’emballage doivent se séparer facilement pour permettre le recyclage quand cela est possible. La couche de plastique sur les matériaux enduits par extrusion est par nature difficile à séparer du carton, ce qui rend difficile de se conformer à cette réglementation.

Les monomatériaux sont souvent considérés comme une option préférable aux matériaux composites tels que le carton enduit par extrusion. Ces derniers remplissent néanmoins leur fonction avec efficacité et sûreté. Privilé-gier l’emploi de matériaux à composant unique conduirait à sacrifier les performances et à adopter des matériaux nettement moins efficaces.

Si toutefois la proportion de la barrière plastique est inférieure à un certain seuil (actuellement 5 % du poids total), l’emballage est considéré comme monomatériau du point de vue fiscal. A l’heure actuelle, il existe des procédés bien rôdés permettant de séparer les fibres des plastiques et des feuilles métalliques. Ces fibres servent alors à fabriquer des produits à base de fibres recyclées. Le recyclage et le maintien de la qualité de ces produits sont facilités si le tri a été opéré à la source.

Critères déterminants pour l’enduction par extrusion et le contrecollage:
• propriétés de surface telles que la structure, le lissé, la résistance et la régularité de l’enduction
• solidité de surface telles que résistance à la rupture en sens Z et au déchirement, et rigidité
• propriétés hygroscopiques telles que l’humidité, la planéité et stabilité dimensionnelle
• netteté des tranches et surfaces
• pouvoir adhésif des polymères
• neutralité d’odeur et de goût.

Critères déterminants pour le contrecollage à la colle:
En plus des critères ci-dessus
• absorption de l’eau en surface
• aptitude au collage.

 

Matière premiére
  Propriétés additionnelles
  Applications
Polyéthylène(PE)
  Bonne barrière contre l’humidité et bonne aptitude au scellage.
  Aliments surgelés, glaces, gobelets et confiserie.
Polypropylène (PP)
  Bonne barrière contre l’humidité et la graisse. Il résiste aux températures moyennement élevées et peut être scellé.
  Plats cuisinés à réchauffer dans l’emballage.
Polyéthylène téréphtalate (PET)
  Très bonne résistance à la graisse aux températures élevées. Revêtement amorphe thermoscellable et très résistant à la chaleur.
  Barquettes pour réchauf-fage et cuisson au four.
Feuille d’aluminium
  Bonne barrière contre les arômes et surface lisse et brillante.
  Produits de luxe et chocolats.
Film de PET métallisé   Très brillant et bonnes propriétés à l’impression. Bonne barrière contre les arômes.   Cadeaux, vins et confiserie.

Propriétés additionnelles dues à l’enduction

L’enduction par extrusion et le contrecollage modifient légèrement la résistance du carton. Si l’enduction plastique de PE faible densité ne modifie pas la rigidité, des enductions de PP ou PET l’augmentent sensiblement. Par sa dureté, la résine augmente la résistance au déchirement du carton plastifié.

Adhésion du plastique

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L’adhésion est une propriété sans dimension qui définit la relation entre l’adhésif et la force de liaison de la surface du carton. De préférence, la liaison doit être plus forte que la cohésion interne du carton pour entraîner un arrachage des fibres. Voir la méthode d’essai dans le chapitre sur le collage.

Une bonne adhésion est importante pour la plupart des opérations de transformation, comme l’impression et le thermoscellage. Une méthode de contrôle consiste à soumettre le revêtement plastique à des efforts exercés sous des angles précis et à déterminer le degré de déchirure de la fibre. La classification est la suivante:
6 = 100 % de déchirure, 1 = pas de déchirure.

Lorsque la résistance de la couche de carton/pigment est plus forte que la liaison entre le carton et le revêtement plastique, les fibres ne se déchirent pas (exemple du carton couché lourd). On applique alors une classification différente et 6 = excellent pouvoir adhésif, 1 = faible pouvoir adhésif. Dans ces cas, l’adhésion se mesure aussi par la résistance au délaminage sous un angle de 125°. Le résultat s’exprime en N/cm de largeur.

L’adhésion du plastique varie selon:
• les propriétés de surface du support carton
• le type de traitement préalable du support (corona et ozone)
• la température du plastique au moment de son application sur le support.

Le traitement corona est nécessaire quand:
• la surface plastique est destinée à être imprimée (pour permettre à l’encre de mouiller la surface).
• on doit utiliser de la colle en émulsion (pour permettre à la colle de mouiller la surface).

Le traitement corona améliore également l’aptitude au scellage. Il n’est pas possible d’effectuer un traitement corona sur les deux faces parce qu’un tel matériau mènerait à de graves problèmes de blocage entre les feuilles. La surface plastique traitée corona est extrêmement délicate. Tous les frottements, le contact des mains, etc. détruisent le traitement. Au cours de la production, le niveau de corona est surtout affecté par les dégradations mécani-ques. Le taux d’humidité du carton peut aussi influencer ce niveau. Pour le carton couché PE sur deux faces, nous recommandons fortement de ne pas empiler plus de deux palettes de hauteur.

Micro-trous

Ce sont des trous de taille microscopique qui se forment parfois dans le film plastique pendant l’extrusion. On tolère généralement un nombre limité de micro-trous. Les irrégularités (surface trop rugueuse, fibres détachées, etc.) du carton support, un manque d’uniformité de l’enduction ou un plastique de grammage trop faible constituent les causes principales de l’apparition de micro-trous.

Propriétés mesurables
Micro-trous
On applique de l’alcool dénaturé coloré sur une surface d’essai. Au bout de cinq minutes, on essuie le liquide restant. Les micro-trous se présentent au verso comme des taches vertes. Le nombre de micro-trous s’exprime en nombre/m².

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