Un emballage flexible qui utilise 35 % de plastique en moins ?

Lisa McTigue Pierce | 28 avril 2022

Les emballages souples sont déjà légers, notamment par rapport aux contenants rigides. Mais les fabricants de produits continuent de chercher des moyens de réduire leur utilisation de plastique dans les emballages.

Le nouveau mélange maître VO+ de VOID Technologies offre une autre option pour minimiser votre empreinte plastique. Le PDG de VOID Technologies, James Gibson, explique comment cela est possible dans cette exclusivité Packaging Digest.

Gibson : VO+ vise à accélérer la transition vers des plastiques et des emballages flexibles plus durables. Il s'agit d'une technologie de cavitation/vidange largement brevetée qui crée des vides à l'échelle nanométrique et microscopique (poches d'air) dans les plastiques pour réduire la densité et l'utilisation des matériaux, améliorer les performances et améliorer la recyclabilité. VO+ est efficace dans les thermoplastiques, y compris les polyoléfines et les polyesters, et dans une gamme de formes de produits, notamment les films, les feuilles, les fibres et les filaments. Et au cas où vous vous poseriez la question, nous avons nommé notre entreprise d'après la structure vide que VO+ crée dans les polymères.

Aujourd'hui, la technologie VO+ est surtout développée dans les films en polyéthylène (PE) orientés dans le sens machine (MDO). En combinant les avantages du MDO avec la technologie VO+, nous résolvons le conflit entre la réduction des matériaux, les performances et la recyclabilité. En ce sens, VO+ est une percée qui présente une proposition unique pour les fabricants d'emballages et les entreprises de biens de consommation. Il réduit la densité du polymère tout en améliorant les propriétés mécaniques telles que la perforation et la ténacité, ce qui permet à son tour aux films d'être moins calibrés, ce qui offre encore plus de réduction de matériau.

De plus, lorsque la structure vide VO+ est créée, la lumière est diffractée par le film, créant des niveaux élevés d'opacité sans avoir besoin de pigments comme le TiO2 (dioxyde de titane). Il s'agit d'un avantage important car cela signifie que les films VO+ peuvent être recyclés avec les flux de déchets plastiques transparents sans provoquer de contamination de la couleur.

Les films VO+ MDO PE sont pertinents pour une gamme de marchés, notamment les emballages flexibles, l'agriculture et les biens industriels.

Gibson : Les nanoargiles et VO+ sont des technologies très différentes. Généralement, les nanoargiles sont utilisées pour améliorer les propriétés thermiques et barrières des films plastiques.

En comparaison, VO+ est un système d'additifs polymères fourni aux fabricants de films et d'emballages sous forme de granulés de résine de mélange maître. Nous ne décrirons généralement pas VO+ comme une « nanotechnologie » basée sur l'utilisation conventionnelle de ce terme, mais plutôt une technologie différente qui utilise des inclusions de polymères pour créer des structures vides à l'échelle nanométrique et microscopique dans les plastiques afin de réduire le poids, d'améliorer les propriétés mécaniques et de créer une opacité sans TiO2. Ces avantages combinés nous permettent de développer des produits plus durables avec une meilleure recyclabilité.

Il pourrait également être tentant de comparer VO+ à CaCO3, qui peut être utilisé comme agent de cavitation. Le CaCO3 est aujourd'hui utilisé dans les polyoléfines telles que le polypropylène biaxialement orienté (BOPP) ou les films respirants en PE dans les applications d'hygiène. Cependant, notre analyse montre que dans les films linéaires en polyéthylène basse densité (LLDPE), VO+ est un agent de cavitation beaucoup plus efficace à des niveaux de charge équivalents, permettant une opacité beaucoup plus élevée et une densité plus faible. De plus, le VO+ ne réduit pas les performances de barrière des films PE, alors que le CaCO3 est souvent utilisé pour fabriquer délibérément des films respirants à haute transmission de vapeur d'eau, ce qui rend le VO+ plus adapté à des applications telles que les emballages alimentaires.

Gibson :La taille du vide individuel varie de 100 nanomètres jusqu'à 10 micromètres.

Gibson : VO+ est applicable aux films orientés biaxialement ou dans le sens travers. Notre objectif principal a été le marché du film MDO, qui connaît une croissance rapide. Nous voyons de nombreux nouveaux actifs MDO être installés parce que l'industrie doit répondre de toute urgence à la demande de durabilité et de décarbonisation des plastiques. De nombreuses entreprises multinationales de biens de consommation emballés (CPG) se sont engagées publiquement à réduire le plastique. Il existe également de nouvelles réglementations et taxes sur le plastique qui entrent rapidement en vigueur en Europe.

Le MDO est une excellente technologie pour réduire l'épaisseur des films afin d'utiliser moins de plastique. Il est déjà utilisé à bon escient dans les pochettes tout PE (polyester orienté/remplacement OPET). Lorsque VO+ est combiné avec MDO, il offre une proposition supérieure basée sur la création de produits performants avec une empreinte environnementale encore plus faible.

Gibson :Correct, la technologie peut être utilisée dans les films MDO soufflés et coulés.

Gibson : VO+ peut être ajouté aux structures de films monocouches ou coextrudées. Nous constatons que VO+ est très efficace lorsqu'il est inclus dans une ou plusieurs couches d'un film coextrudé. Cela permet une flexibilité pour le traitement en aval tel que l'impression, le scellage et le traitement.

Gibson :Notre procédé exclusif de mélange maître VO+ crée une dispersion uniforme d'additifs lors de la détente pendant l'extrusion du film.

Gibson : Cela dépend du polymère et des exigences de l'application. Dans les films MDO PE, nous obtenons généralement une réduction de matériau d'environ 35 % sur la base de 11 % d'additif VO+ dans le film final. Cependant, nous avons des systèmes d'additifs en cours de développement qui pourraient offrir jusqu'à 50 % de réduction de matière.

Au-delà de la réduction des matériaux, il convient de souligner qu'un certain nombre de nos clients utilisent également VO+ pour résoudre les problèmes de recyclage liés aux films à très haute opacité. Ces films ont souvent une densité supérieure à 1 g/cm3 en raison des niveaux de charge élevés de TiO2, ce qui crée un défi de recyclage car le film ne peut pas être facilement séparé lors d'un processus de recyclage évier/flotteur. Les films VO+ peuvent atteindre des niveaux d'opacité très élevés tout en maintenant une densité inférieure à 0,90 g/cm3.

Gibson : Dans les films soufflés, VO+ a été utilisé dans des jauges de film de 0,8 mil (20 μm) à 2 mil (50 μm). Si un fabricant utilise une bulle effondrée, la jauge maximale peut être doublée à 4 mil (100 μm). Dans le moulage, la jauge de film VO+ peut être augmentée à 40 mil (1 mm) et plus.

Gibson : Comme c'est le cas pour tous les fournisseurs de matières premières de notre industrie, nous préférons ne pas divulguer publiquement les prix. On peut dire que VO+ offre une proposition de valeur unique avec un ROI très attractif pour la supply chain.

Gibson : La technologie VO+ a été inventée chez Kimberly-Clark dans le cadre d'une initiative de recherche. À cette époque, l'ingénieur en chef de VOID, Ryan McEneany, faisait partie de l'équipe de développement durable de Kimberly-Clark. Il est l'un des co-inventeurs de la technologie VO+. Plus tard, en 2015, VOID a été créée et lancée en tant qu'entreprise indépendante pour développer et commercialiser davantage VO+.

Gibson : Ces sociétés sont des investisseurs et des actionnaires de VOID. Au-delà de cela, nous ne sommes pas actuellement en mesure de discuter de projets confidentiels.

Gibson : VO+ exploite les technologies d'orientation mono et biaxiale pour améliorer les performances mécaniques des polyoléfines. Lorsque les films sont étirés, les chaînes polymères s'alignent, ce qui renforce la résistance mécanique. Nos tests montrent que les films VO+ ont typiquement des propriétés mécaniques équivalentes ou améliorées par rapport à un film MDO standard.

Gibson : Les films VO+ sont plus polyvalents car l'opacité est créée par la structure du film, et non par les pigments, ce qui signifie qu'ils peuvent être recyclés dans des applications opaques et à faible voile. Inversement, les films traditionnellement pigmentés sont un contaminant dans les flux de recyclage à faible voile/transparents, et ne sont donc utilisés que dans les flux blancs et colorés, ce qui limite leur recyclabilité. Les déchets VO+ peuvent également être réincorporés dans les films VO+.

Un deuxième avantage important est que les films VO+ ont des niveaux d'opacité élevés avec une faible densité (inférieure à 0,90 g/cm3). Cela signifie que les films VO+ peuvent facilement être séparés au cours d'un processus de recyclage évier/flotteur, ce qui est une limitation pour certains films à haute opacité sur le marché aujourd'hui qui ont été fortement chargés de TiO2 de sorte que leur densité approche ou dépasse 1 g/cm3.

En ce qui concerne les films et emballages fabriqués avec VO+, les fabricants doivent évaluer la recyclabilité dans le contexte du produit final. VO+ représente un petit pourcentage de la structure du film et du produit final. Nous nous attendons à ce que VO+ améliore, et non inhibe, la recyclabilité.

Gibson : c'est une excellente question. Notre technologie est idéale pour les films blancs puisque l'opacité est créée par la structure. Mais nous travaillons sur de nouvelles façons passionnantes de créer des fenêtres transparentes en appliquant de la chaleur, ce qui effondre les vides. C'est en cours de développement maintenant.

Gibson : Nous avons récemment réalisé un investissement de plusieurs millions de dollars et ouvert nos laboratoires de R&D à Neenah, Wisconsin. Notre laboratoire comprend une gamme d'équipements d'extrusion, y compris l'extrusion de film soufflé à l'échelle pilote avec MDO en ligne, le compoundage à double vis à l'échelle de laboratoire et commerciale, ainsi qu'une gamme d'équipements de test et d'analyse. Cette capacité de pointe nous permet d'accélérer nos programmes de R&D et de développement de produits.

De plus, nous avons récemment lancé une activité de services de R&D grâce à laquelle les entreprises de plastiques, d'emballages et de CPG peuvent accéder aux nouveaux équipements de VOID. Cela signifie que les entreprises peuvent rapidement mener des essais à l'échelle pilote pour évaluer la technologie VO+ et leur propre innovation.

Gibson : Nous avons fait le choix de nous concentrer sur ces applications à grand volume sur la base de trois critères : la demande de solutions durables portée par les consommateurs et la législation, l'adéquation technique et l'accès à la chaîne de valeur. Nous avons également plusieurs grandes catégories d'applications en développement telles que les emballeuses à flux, les emballages industriels et les films agricoles.

Gibson : VOID travaille avec un certain nombre de grands fabricants de films et d'emballages et de sociétés de biens de consommation, principalement en Amérique du Nord et en Europe. Nous sommes sur la bonne voie pour lancer des produits d'emballage grand public avec eux plus tard cette année. En raison d'accords de confidentialité, je ne peux pas dire exactement avec quels clients nous travaillons mais, par exemple, il s'agit de fournisseurs et de marques majeurs dans les secteurs de l'alimentation, de la personne et des soins à domicile.

Plus d'informations sur les formats de texte

Dans le monde du travail d'aujourd'hui, cinq générations sont activement employées. Dans cet ebook gratuit, apprenez à tirer parti des forces de chaque génération dans votre service d'emballage.