Quel opercule pelable pour hautes et basses températures ?

La nouvelle étude sur les opercules pelables optimaux pour les emballages soumis à des processus thermiques a été lancée à grande échelle. À côté des deux universités belges et de l'IVV Fraunhofer à Dresde, quatre organismes officiels sont impliqués : Flanders'Food, ILVO, Pack4Food et Essenscia. En outre, quinze entreprises flamandes et treize allemandes - pour le moment - développent une collaboration active à la recherche. Parmi elles : aussi bien des fournisseurs de granulats de plastique que des transformateurs, des fabricants de produits alimentaires ou encore des constructeurs de machines d'emballage. L'étude, disent ses promoteurs, est aussi susceptible d'intéresser les producteurs pharmaceutiques, qui peuvent également y prêter leur concours. Le but concret des chercheurs d'ici fin 2020 est de mettre à la disposition des entreprises un mode d'emploi clair, grâce auquel elles pourront choisir la feuille d'operculage pelable la plus adéquate pour l'emballage de leur produit. Le responsable européen est Bart De Ketelaere, de l'Université de Leuven, tandis que le Prof. Roos Peters, de l'Université de Hasselt, est responsable pour la Flandre.

Population vieillissante

" Les opercules pelables gagnent de plus en plus en pertinence face à une population vieillissante et à un consommateur toujours plus exigeant sur la facilité d'ouverture des emballages. " Dixit Bram Bamps, impliqué en tant qu'ingénieur de projet au nom de l'Université de Hasselt.

" Les opercules pelables doivent donc être faciles à ouvrir. Mais d'un autre côté, ils sont appelés à subir un traitement impliquant des températures élevées ou très basses. Comme traitement à chaud, il y a la pasteurisation ou stérilisation ou encore le réchauffage au four à microondes au domicile du consommateur. L'emballage et son opercule sont alors exposés à des températures pouvant aller jusqu'à 120 °C. Comme traitement par le froid, on pense à la conservation au réfrigérateur ou au congélateur, à des températures pouvant être inférieures à -20 °C Quel est leur effet sur l'opercule pelable ? "

Encore peu de données

" La recherche d'un opercule pelable optimal participe d'une quête complexe ", confirme Bart De Ketelaere, de la KU Leuven. " Il y a non seulement l'influence du matériau utilisé, mais aussi celle des paramètres de réglage des barres de soudure (température, pression, durée). Ces influences peuvent également être différentes selon les applications, en fonction des plages de température auxquelles les emballages sont soumis pendant le processus ultérieur de pasteurisation et/ou de réfrigération. " De Ketelaere poursuit : " Ici à Leuven, nous sommes spécialisés dans l'élaboration de projets expérimentaux qui nous permettent d'identifier l'impact exact de tous ces facteurs d'influence avec un nombre minimum de combinaisons très ciblées. Une fois que nous avons cartographié ces influences, nous pouvons procéder à une optimalisation pour n'importe quelle combinaison. Ainsi arrivons-nous à ce que les caractéristiques de l'opercule se rapprochent le plus possible de ce que le client veut. "

120°C

Le comportement des opercules pelables à ouverture facile lorsqu'ils sont soumis à des conditions thermiques extrêmes est encore mal connu. Aussi la question fait-elle l'objet d'une nouvelle recherche scientifique par un consortium international. Que les températures extrêmes aient une grande influence sur l'opercule d'un emballage, les chercheurs le savaient déjà. Et ils n'ignoraient pas non plus qu'elles sont inévitables. Il est ainsi fréquent dans le domaine alimentaire qu'une combinaison produit-emballage doive subir une pasteurisation ou une stérilisation. Les 120 °C peuvent alors être atteints. " Ce qui est plus chaud que la limite à laquelle la plupart des plastiques, dont le PE et le PET, commencent à se souder. Celle-ci se situe autour des 100 - 110 °C ", indique Bamps. " En outre, la pression qui s'accumule à l'intérieur de l'emballage sous l'effet de la chaleur peut provoquer l'ouverture inopinée de celui-ci. " Il se peut aussi que le même emballage soit ensuite conservé au congélateur, aux alentours de -20 °C. " Auquel cas, le matériau d'operculage peut devenir cassant. D'où un effet possible sur les propriétés mécaniques, qui fait que, par exemple, l'emballage n'est plus hermétique. "

Ouverture inopportune

Il existait donc une demande, surtout émanant des PME, dit Bamps, pour tester les films d'operculage et déterminer quels types de matériaux supportent mieux que d'autres ces températures extrêmes. " L'opercule doit naturellement être facile à peler, mais pas au point de s'ouvrir inopinément. "

Ce nouveau projet est le prolongement d'une recherche antérieure. Il a commencé fin 2017 par une séance de remue-méninges sur ce que pourrait être un bon suivi sur le projet " EVOCOSEAL ", alors toujours en cours dans le cadre du programme européen CORNET (Collective Research Networking). Ce dernier avait pour objet l'optimisation des processus de soudage en considération des différents types de contamination alimentaire. Il avait été mené en collaboration avec les mêmes partenaires de recherche que le projet actuel, et présentait de nombreuses similitudes d'approche. " Il a été clôturé fin août 2018.

" Après le brainstorming, nous avons sondé 72 entreprises début 2018. Il en est ressorti que 85% d'entre elles étaient enthousiastes sur le thème (opercules pelables optimaux dans les concepts d'emballage destinés à subir des processus thermiques, ndlr). Nous avons introduit une demande fin mars, laquelle a été acceptée en octobre dernier par les instituts européens en collaboration avec les autorités flamandes et allemandes. "

Raviers et pochettes

La recherche porte aussi bien sur les raviers ou barquettes que sur les poches souples. " Le film d'operculage peut avoir une composition similaire à celle d'une poche souple ", explique Bamps. " Par exemple du PET, de l'OPA, du PP ou du papier comme couche extérieure, et du PE, PP ou PET pour le soudage. Et si l'emballage comporte une barrière, ce complexe peut aussi comporter une couche d'EVOH ou d'aluminium. Les raviers sont quant à eux généralement fabriqués en PP, PET, papier ou aluminium. Ici aussi, les couches soudables sont essentiellement en PE, PP ou PET. Enfin, d'autres matériaux d'operculage sont possibles à côté de ces matières usuelles. Ils peuvent être fabriqués, par exemple, à partir de PLA, d'amidon ou d'acrylate. "

La question de la refermabilité n'entre pas dans le champ de cette recherche, mais elle fera peut-être l'objet d'une étude de suivi. Ce qui vaut également pour les films monomatières, tels que ceux qui sont en train d'émerger dans le cadre de la durabilisation des emballages en plastique. " Pour les opercules pelables, on ne peut pas encore se passer de complexes à base de PET ou PE, par exemple. " Il faut aussi tenir compte de la nature du matériau extérieur, pour ne pas que le film chauffé reste collé aux barres de soudure. Ce que l'on peut éviter en téflonisant les barres ou en utilisant une technique de soudure qui localise la chaleur de manière ciblée dans la surface. La soudure par ultrasons, par exemple. "

Expertises complémentaires

Un partenariat de recherche dans le domaine des emballages existe déjà entre les universités de Hasselt et de Leuven depuis 2012. Les premiers contacts avec le Fraunhofer ont été pris en 2015. " Le Fraunhofer et nous-mêmes sommes complémentaires du point de vue des méthodes de recherche ", dit Bamps. " Au Fraunhofer, on teste des emballages entiers. Nous travaillons sur de petits échantillons de 15 mm de large, jusqu'à 5 à 10 cm de long. Ainsi pouvons-nous monter les éprouvettes dans notre banc de traction et en déterminer la résistance à différentes températures. On étudie actuellement comment les nombreux résultats peuvent être extrapolés au niveau de l'emballage entier. De cette manière, nous en améliorons l'utilisabilité pour les entreprises, car celles-ci travaillent naturellement avec des emballages complets. "

Complémentarité supplémentaire

Une complémentarité similaire existe entre l'UHasselt et la KU Leuven, dit Bamps. " Nous avons souvent une bonne compréhension des caractéristiques importantes pour des emballages, tandis que Leuven développe la méthode et les combinaisons de paramètres pour les tests. Nous procédons ensuite à une quantité limitée de tests, après quoi la KU Leuven traite les résultats par un certain nombre de méthodes statistiques. Pour sa thèse de doctorat, Karlien D'huys a travaillé sur les systèmes de contrôle qualité non invasifs dans les applications alimentaires, notamment pour les emballages : " À la KU Leuven, nous faisons beaucoup de recherche sur les mesures de qualité et nous convertissons ces mesures en informations exploitables. En y ajoutant l'expertise de l'UHasselt pour ce qui concerne les matériaux d'emballage, nous sommes en mesure de baliser la recherche dans le domaine. "