Le défi technique de l'emballage durable

La tendance est claire, et il n'y a pas de retour en arrière possible. Les préoccupations environnementales et durables des consommateurs, en termes de pollution plastique et de montée en puissance des principes de l'économie circulaire, obligent l'industrie de l'emballage à se tourner vers un emballage plus éthique. Cela implique d'utiliser des matériaux plus faciles à recycler, comme le plastique monocouche ou le papier, et de réduire la quantité de matériaux utilisés. L'évolution vers un emballage durable entraîne des défis techniques pour les machines d'emballage. En outre, assurer une plus grande durabilité passe par une plus grande efficacité. Comment ? Continuez à lire pour en savoir plus. Par Jorge Salgado, Directeur de l'industrie alimentaire et de l'emballage, SMC Espagne

D'ici 2030, tous les emballages en plastique de l'UE devront être recyclables ou réutilisables. Cela concernera tous les types d'emballage, de l'emballage primaire à l'emballage secondaire, pour lesquels des matériaux à base de papier sont souvent utilisés : moulage par soufflage de bouteilles en plastique, estampage à chaud de barquettes rigides, scellage avec des films ou toutes sortes de sacs en matériau souple.

Moins de matériel ou du nouveau matériel, le problème est le même. Les processus doivent être plus précis, mieux contrôlés et faciles à mettre en place

Le plastique multicouche à l'honneur comme principal moyen de lutter contre la pollution plastique

Les films composites multicouches classiques sont complexes et coûteux à recycler en raison de la nécessité de séparer les différentes couches du film. Les matériaux d'emballage multicouches à base de polymères sont couramment utilisés afin de combiner les performances respectives de différents polymères, les avantages qu'ils apportent aux emballages sont nombreux. Cependant, en raison de leur faible recyclabilité, la plupart des multicouches sont généralement incinérées ou mises en décharge, ce qui va à l'encontre des efforts en faveur d'une économie circulaire. En outre, de nombreux pays ne disposent pas des systèmes et des processus de recyclage nécessaires pour recycler les stratifiés complexes. En revanche, les films monomatériaux sont entièrement recyclables, car toutes les couches sont constituées du même type de plastique.

En ce qui concerne le processus de fabrication, le passage du multicouche au monomatériau implique quelques changements. Aujourd'hui, les opérateurs doivent ajuster manuellement leur procédé et effectuer quelques tests avant de lancer le lot complet. Il faut préciser que les opérateurs ont besoin d'un réel savoir-faire car il n'existe pas d'outil de modélisation permettant de régler les paramètres (temps, température, pression...) en fonction de la propriété du matériau. La modélisation du processus peut même être impossible car les matériaux changent d'un lot à l'autre. Après tout, l'objectif est de recycler et de réutiliser le plastique, mais la composition change lorsque nous mélangeons différentes sources, parfois directement dans l'usine, et parce que plus un plastique est recyclé, plus sa chaîne de carbone et les propriétés du matériau sont brisées. Ces réglages sont complexes et prennent du temps, et ils peuvent changer d'un lot à l'autre en fonction du matériau, même pour des productions très similaires !

Un autre problème spécifique aux monomatériaux à prendre en compte est la technologie de scellage requise, en particulier dans la gamme des hautes vitesses. Les opérateurs doivent ajuster des paramètres tels que le temps de soudure, la température ou la pression. Pour un film, la thermosoudure doit être alignée avec précision pour éviter d'endommager la couche extérieure thermosensible tout en garantissant l'intégrité de la soudure de la couche intérieure.

Qu'en est-il des solutions basées sur le papier ?

Les solutions à base de papier constituent une autre alternative durable supérieure. Le caractère plus écologique de cette alternative réside principalement dans la perspective de la fin de vie. Une fois dans l'environnement, les emballages à base de papier se décomposent en quelques mois, alors que les plastiques mettent des décennies, voire des siècles, à se dégrader. Une grande partie de ces déchets se retrouvent dans la mer. Selon l'Agence européenne pour l'environnement, 82 % des déchets ramassés sur les plages européennes sont en plastique, tandis que 2 % seulement sont en papier ou en carton. De plus, le taux de recyclage du papier en Europe est déjà d'environ 80 %.
En termes de processus, le scellement est bien sûr aussi un défi car il implique des technologies d'adhésion précises. Le plus gros problème pourrait cependant être les particules de carton qui peuvent générer des défaillances et des pertes de performances.

Moins de plastique dans l'ensemble

La troisième tendance en matière d'emballage durable consiste à revoir la conception des emballages afin de réduire la quantité de matériaux. Ici, les tolérances de fabrication sont plus petites et la précision, la répétabilité sont essentielles.

En résumé, ce passage à l'emballage durable impliquera une meilleure précision et un meilleur contrôle des processus pour anticiper les problèmes. Il nécessitera également une accélération des changements de production. De plus, atteindre les objectifs de l'emballage éthique, pourrait finir par générer un surcoût de 30 ou 40%. Voici notre proposition pour contrer ce défi.

Pensez à l'OEE !

L'efficacité globale des équipements (OEE – Overall Equipment Effectiveness) est un moyen très pratique de préparer et d'atténuer les défis de la prochaine décennie. Ne fabriquer que de bonnes pièces (qualité), aussi vite que possible (performance) et sans temps d'arrêt (disponibilité).
L'emballage durable va certainement mettre l'OEE dans les cordes. Il augmentera toutes ces pertes de production, car les temps de réglage sont plus longs et la qualité des produits est plus difficile à maintenir. Ce problème touchera les constructeurs de machines, mais aussi les utilisateurs finaux qui, souvent, mettent à niveau ou modernisent leurs machines au lieu d'investir dans une nouvelle ligne de production.

Par exemple, si l'alternative d'emballage durable est celui à base de papier, cela inclut la pollution et le risque de défaillance qui en découle, compromettant la qualité du produit. Par exemple, elle nécessite l'installation de vérins avec dispositif de retenue du lubrifiant afin de maintenir un film de graisse sur la surface de la tige du piston et d'empêcher l'entrée de poussière ou d'autres polluants. Ces cylindres améliorent par 4 le nombre de cycles de fonctionnement. Nous proposons l'utilisation de systèmes de vide avec des filtres à air intégrés en ligne et un mécanisme de verrouillage ou des bols transparents. En outre, une sélection adéquate du matériau du tampon d'aspiration peut réduire les arrêts de ligne. Une dernière alternative pour assurer la qualité dans un environnement de poussière de papier est de passer à la technologie du vide cyclonique où une pression positive est fournie au côté éjecteur de l'effecteur de vide pour éjecter la poudre.

Cependant, il existe d'autres problèmes d'emballage non liés au développement durable, associés à la qualité du produit, qui, s'ils sont traités, peuvent augmenter le taux d'utilisation des équipements et contribuer à réduire les coûts et les tracas supplémentaires que les alternatives écologiques apportent au processus de fabrication.

Aborder la qualité globale des produits - quelques exemples

Rejets de démarrage
Les emballages en plastique, les emballages en mousse ou les étiquettes s'accrochent et attirent la poussière et la saleté, ce qui entraîne une mauvaise application ou une contamination des emballages pharmaceutiques et alimentaires. Les ioniseurs industriels sont les principaux outils d'élimination, de neutralisation et de contrôle de l'électricité statique. Ils sont disponibles sous forme de barres, de buses et de ventilateurs pour mieux s'adapter à une variété d'espaces de production qui ont accumulé de l'électricité statique problématique pour les processus de fabrication.

Rejets de production 
Pour le soufflage et le scellement de bouteilles en plastique, le contrôle de la température est l'un des paramètres clés permettant de maintenir la qualité et de réduire le temps de mise en route. SMC propose une gamme complète de solutions pour gérer le refroidissement du plastique ou le scellage après la production. Elles peuvent être contrôlées numériquement.

Augmenter les performances grâce au contrôle numérique
Les capteurs numériques et les dispositifs connectés sont la solution vedette pour améliorer les performances. Nous nous appuyons sur un large portefeuille pour numériser tous les composants, faciliter les changements de production, réduire les temps de réglage et permettre la sauvegarde des configurations. Les capteurs et les interrupteurs permettent de mettre en œuvre une maintenance prédictive efficace et de vérifier les performances de l'ensemble du système en temps réel.

Chaque détail compte pour réduire les temps d'arrêt et maintenir les paramètres de fonctionnement, donc la précision et la qualité.

• Etanchéité de haute qualité.
• Détecteur de débit ou de pression permettant un contrôle en temps réel afin d'éviter toute maintenance non planifiée et de garantir les performances des actionneurs.
• Les actionneurs dotés d'un joint métallique présentent moins d'usure et offrent des opérations sans maintenance et des performances stables. 
• Les tubes peuvent être améliorés à l'aide d'un outil de CAO afin de minimiser la longueur des câbles et les pertes de pression et de précision associées. De plus, des tubes de couleur faciliteront l'installation et la maintenance tout en réduisant les erreurs potentielles. 
• Avant le marquage, des unités rotatives peuvent être utilisées pour un positionnement parfait et des amplificateurs de soufflage pour préparer la surface, offrant un grand retour sur investissement. 
• Des interrupteurs magnétiques standard qui peuvent être adaptés à n'importe lequel de nos actionneurs. 
• Régulateur de vitesse, maintenance ou réglages peuvent se faire de manière beaucoup plus rapide : oubliez la vis pour régler le débit et utilisez sa roue conviviale pour un affichage clair de la valeur. 
• Vannes, SMC propose également des systèmes de vannes qui permettent de changer une vanne sans interrompre le fonctionnement de l'îlot de vannes (hot swap). 
• En plus de cela, une formation pratique permettra aux opérateurs de résoudre rapidement des problèmes simples.

La pollution plastique est un problème auquel tous les membres de la société doivent s'attaquer. En tant que consommateurs et fabricants, nous sommes soucieux du développement durable. Cependant, cela va impliquer de nombreux défis de fabrication dans les 5 à 10 prochaines années. Ces défis se matérialisent par des modifications de machines, des coûts plus élevés et des incertitudes de production, qui, comme nous l'avons vu, peuvent être atténués par l'OEE. Chez SMC, nous nous appuyons sur des équipes locales formées à l'emballage, prêtes à soutenir nos clients dans la transition vers l'emballage durable.

30 juin 2021