MISE AU POINT ET FABRICATION EN LIGNE SUR LE SITE DE L UTILISATEUR D UN EMBALLAGE SUPPORT DE PRODUIT ALIMENTAIRE 100% RECYCLABLE - Emballage «skin pack» éco-conçu - Société MERALLIANCE PRESENTATION DU PROJET Meralliance est une entreprise spécialisée dans le traitement des protéines marines, principalement par salage, fumage et découpe à l attention des consommateurs, via notamment les marques de distributeurs. Dans le cadre de cet appel à projets, les travaux ont porté sur l amélioration de la recyclabilité d emballages pour aliments frais «gras» de type saumon fumé, formés principalement d un support rigide entouré d un film protecteur. Pour ce faire, l étude a consisté notamment à : 1. Mettre au point un emballage : Dont on pourra séparer complètement chaque élément (carton et film plastique) ; Dont la partie support en carton ne sera pas souillée et sera donc recyclable à 100% (vs 0% à ce jour dans le standard actuel) ; Dont la quantité de film utilisée pour l ensemble des fonctionnalités requises sera diminuée d au moins 30% par rapport aux standards actuels (épaisseur de référence : 180 microns) ; Mettant en jeu des films potentiellement recyclables ; Dont l impact environnemental sera objectivement moindre que les solutions actuelles optimisées, sans dégradation significative des fonctionnalités attendues ; 2. Mettre au point une ligne de fabrication adaptée aux performances industrielles de production, de sorte à maîtriser l impact économique lors de la mise en marché, dans des secteurs très sensibles aux prix de ventes. Les actions à mener concernent donc : 1. L emballage via - la définition des fonctionnalités à satisfaire tout en testant l impact sur la stratégie d achat des clients et des consommateurs du recyclage : les marges de valeur associées à cette stratégie devront être définies ; - la mise au point des caractéristiques techniques des matériaux carton et plastique ; - une communication efficace pour guider le consommateur dans son geste de tri et assurer ainsi un recyclage effectif. 2. La machine : pour cela, le travail visera à mettre au point une ligne complète, à savoir du à emballer jusqu à l emballage primaire réalisé.
METHODE DE DETERMINATION DES ELEMENTS A PRENDRE EN COMPTE LORS DE L ELABORATION D UN EMBALLAGE ECO-CONÇU Le choix final d emballage s appuie sur des données issues d une analyse globale permettant de cribler les éléments à intégrer lors d une démarche d éco-conception. Cette analyse, qui a porté sur un choix de support et de films, est basée sur une méthodologie prenant en compte quatre paramètres: 1- Environnemental, via notamment une ACV de l emballage, l assurance d une bonne recyclabilité de l emballage et une analyse de légitimité au sein du secteur En particulier, pour assurer la recyclabilité de la partie films, les films qui la composent doivent être, si possible, mono-matériaux ou faits de matériaux compatibles entre eux. La partie support en carton devra également être recyclable. 2- Toxicologique, afin d assurer la sécurité sanitaire des aliments contenus Pour assurer la protection sanitaire du contenu dans un emballage sous vide, celui-ci doit être emprisonné dans une enveloppe plastique barrière qui doit également s ouvrir aisément lors de l utilisation du. Le principe d un film inférieur et supérieur, habituellement utilisé dans ce type de conditionnement, doit donc être conservé. Dans le cas du saumon, gras, l exsudat doit être piégé tout au long de sa durée de vie, rôle que peut tenir la plaque carton support. Cependant, des risques de migration existent, et les molécules migrantes n ont pas été encore clairement identifiées. La stratégie s est donc orientée vers l introduction du seul dans son enveloppe. Pour piéger l exsudat, la meilleure solution est alors le principe du skin. Les deux films se plaquent l un à l autre sur toutes les surfaces hors, et le film supérieur épouse totalement la forme du. De fait, les possibilités d échappement de l exsudat sont plus faibles. Les films, non imprimés, seront en PE associé à une barrière compatible. Produit Support Film supérieur Film du support (inférieur) 3- Logistique en termes de performance fonctionnelle et d impact visuel En linéaire, le est présenté verticalement. Si le plaquage entre les deux films supérieur et du support n est pas assez fort, le peut exercer par gravité, une force sur le film et ainsi entraîner : - La formation d un espace pour l exsudat ; - La création d une fuite, le glissant jusqu au bord inférieur, donnant ainsi l impression que l emballage n est plus sous vide. Le film du support (film inférieur) doit donc être bien soudé au film supérieur. En revanche, cette force doit être supérieure à celle maintenant le film inférieur sur son support, au risque que l ensemble soit enlevé lors de l utilisation du. Inversement, en maintenant trop fortement le film inférieur, celui-ci ne pourra pas être désolidarisé du support lors de la séparation en vue du tri sélectif final. 4- Economique, au travers des coûts d acquisition, de transport et d usage en production.
PREMIERES REFLEXIONS ET ACTIONS Pour correspondre aux codes du marché, l emballage ciblé doit copier la forme d un plat traiteur «Saumon» traditionnel. L emballage de principe a donc été comparé avec des solutions existantes, tout en considérant la relation entre fonctionnalité/prix/épaisseurs choisies (cf. schémas ci-après). Le support mis en place par l entreprise Virgin Bio Pack a servi de base au projet. Virgin Bio Pack a ainsi participé à la définition et à la concrétisation de ces travaux sur deux aspects majeurs : Assurer la solidarisation du film inférieur à la plaque carton. Ce film est appelé «liner» ; Mettre à disposition une plaque imprimée biface livrée avec son «liner», aux épaisseurs adaptées (à la fois pour le liner mais aussi pour la plaque). Dans cette configuration, la plaque devient un support de présentation et ne doit en aucun cas être souillée durant le process de production. Or, la plaque actuelle, enfermée dans son enveloppe plastique, sert, tout au long du process, de véhicule aux tranches, et ce, du trancheur, jusqu à l étape ultime de conditionnement. Celle-ci, même plastifiée, peut donc se graisser, de par sa fonction transport et sa fonction support. Le process a donc été pensé sans plaque support. La plaque éco-conçue ne doit donc arriver qu en toute dernière étape de production et n être manipulée qu après conditionnement. C est l objet de la phase 2 du projet. MDD sans étui Slice pack MDD avec étui Eco Conçu AVANT OUVERTURE APRES OUVERTURE
annexe 1 Plat Traiteur Classique sans étui plaque imprimée (carton recyclé, impression sous face par film collé, contact alimentaire sur face par film teinté collé), prise entre deux films plastique avec mise sous vide et soudure sur le pourtour. Le film inférieur est thermoformé pour se creuser plaque film supérieur PA/PE carton imprimé film inférieur PE/PA film PE teinté collé sur plaque teinte or / argent / blanc film PE teinté collé sur plaque Plat Traiteur Classique avec étui idem plat traiteur classique mais avec emballage secondaire étui carton imprimé. Dès lors le film supérieur et la plaque ne sont plus imprimés film sup neutre carton neutre étui fermé en carton recyclé imprimé Slice Pack plaque mousse polyuréthane (contact alimentaire par film collé) recouvert par un film sup imprimé posé sur la plaque par operculage sur machine spéciale plaque film sup spécial imprimé mousse polyuréthane film PE neutre (protection alimentaire) Eco Conçu plaque imprimée carton polyuréthane (contact alimentaire par film collé) recouvert par un film sup imprimé par operculage sur machine spéciale plaque film sup skin neutre carton imprimé impression double face film PE neutrepelable Skin Pack film de type skin inférieur et supérieur, neutre ou teinté dans la masse. Le un film inférieur creusé en forme de barquette par thermoformage en continue sur la machine de conditionnement. Suremballage avec un étui carton imprimé film sup skin neutre film inf skin compatible multicomposant teinté étui fourreau en carton recyclé imprimé ELABORATION DU SKIN-PACK ECO-CONÇU 1. Le support carton Dans le cadre du projet visé, la plaque est un vrai support de présentation. Pour assurer sa recyclabilité, celle-ci ne doit être en aucun cas souillée, ni durant le process de production, ni durant la présentation en linéaire, ce qui n est pas le cas des emballages actuels. Pour cette raison, et comme expliqué ci-dessus, la plaque éco-conçue ne sera ajoutée qu en toute dernière étape, une fois le gras conditionné. De cette façon, seul le film sera en contact avec le gras. RAPPEL DES OBJECTIFS : L optimisation du poids, de la structure, la détermination du sens des fibres le plus efficace, le couchage et l impression, ont du être étudiés au plus juste pour que, tout au long de sa durée de vie de 30 jours en réfrigérateur (0-4 C) :
Le carton reste rigide, sans effet de tuilage 1 latéral, et avec un tuilage longitudinal maîtrisé et faible (<1 cm) ; Le liner ne se décolle en aucun point durant toute la durée de test ; Lors de sa séparation, le liner emporte moins de 5% de carton avec lui (test poids avant/après séparation) ; Le carton, une fois le liner ôté, ne soit en aucun cas souillé dans toute ou partie de sa structure. Les différents travaux et tests réalisés pour une application : en frais en rayon 4 C, de durée de vie de 30 jours, en position verticale, avec une tension du film supérieur nécessitée par le conditionnement sous vide, ont donc permis d établir que l utilisation d un carton comme support primaire d emballage nécessite d en maîtriser la déformation, laquelle est liée au caractère hydrophyle du carton. Pour cela, les caractéristiques nécessaires pour limiter cette déformation au fil de la conservation du sont les suivants : - la maîtrise du sens des fibres du carton ; - Un format de 15x23 cm maximum ; - Un poids de 450 g/m 2 lequel permet de mieux répartir les forces de déformation ; - Un design de type barquette via un retour de 1 cm sur les quatre côtés. En conclusion, si l on souhaite conserver un carton recyclable et de coût abordable, il faut à la fois en neutraliser l humidité et en limiter la déformation, et ce, grâce à une découpe particulière et une géométrie créant des lignes de force. Les rebords devraient remplir ce rôle. Pour ce nouveau design, la ligne de conditionnement a dû être repensée (une plaque «plate» ou à rebord ne se travaille pas de la même manière). Virgin Bio Pack a mené ces travaux avec des sociétés spécialisées. 2. Le liner RAPPEL DES OBJECTIFS : Les objectifs définis étaient les suivants : Recyclabilité du film Epaisseur du film < 50 microns. Film soudable au film supérieur Solution économiquement adaptée. 1 Le carton est hydrophile. Une face étant étanchéifiée par le liner, l humidité lui fait prendre du volume et s étend donc de manière asymétrique. C est l effet de tuilage.
Pour répondre à ces exigences, une base PE a été choisie sur les deux faces pour ses propriétés scellantes : de cette façon, le liner peut à la fois tenir sur un support carton verni et se coller au film supérieur de type skin. Cependant, le PE n est pas barrière au gaz. Une autre résine compatible avec le PE doit donc être ajoutée en couche fine pour conférer à l emballage sa propriété barrière. L EVOH a ainsi été sélectionné comme barrière et devra être intégré en sandwich entre deux couches de PE car il craint l humidité. En revanche, l EVOH, aussi souple que le PE, ne permettra pas une impression de qualité. Pour rester dans un ratio EVOH/(PE+EVOH+PE)<20% (condition d éligibilité au recyclage), l épaisseur de PE doit être d au moins 20 microns. A ce jour, pour le prototype testé le ratio est inférieur à 20%. Des tests CEREC demandés par Virgin Bio Pack ont permis de confirmer la recyclabilité du support carton. Contrainte réelle et «psychologique» de la pelabilité du liner. Le liner est collé au support carton sur une couche type «vernis» et sert alors de support «collant» au film skin supérieur. Lors de l utilisation de l emballage, le skin doit pouvoir être éliminé sans que le liner ne se décolle. Le liner est ensuite, et dans un second temps seulement, désolidarisé du carton en vue de son recyclage. La répartition des forces collantes et des matériaux doit donc être étudiée précisément pour assurer, d une part, que le liner ne se décolle pas avant le skin et, d autre part, qu aucune fibre de carton ne soit emportée lors de son décollement. En effet, s il reste des fibres, l utilisateur aura du mal à juger de la bonne réalisation de son geste. 3. Le film supérieur RAPPEL DES OBJECTIFS : Le choix du film supérieur doit être étudié avec le plus grand soin de sorte que, durant toute sa durée de vie de 30 jours en réfrigérateur (0-4 C) : Le film ne se décolle du liner en aucun point durant cette même durée de test ; Le film soit si possible recyclable ; Son épaisseur ne dépasse pas 75 microns ; Il soit soudable au film supérieur ; Il permette au emballé de rester en place ; Il piège les exsudats. En effet, le film supérieur, une fois posé, doit permettre la solidarisation des quatre rebords de l emballage. Son décollement est donc particulièrement délicat et nécessite une bonne accroche du liner, sans que ce dernier n entraine de carton. Pour répondre à ces différentes exigences, un film skin a donc été sélectionné. Celui-ci sera, comme le liner, à base de PE et sera associé à l EVOH comme barrière.
Les supports plastiques n auront pour fonction que celle de protection du : la fonction d impression, en particulier, a été abandonnée, afin de limiter au mieux les migrations d encre au travers des films vers le contenu. Par conséquent, l épaisseur du film supérieur sera supérieure à celle du liner, la fonction de protection étant plus importante et le risque de déformation autour du plus fort. Sur le support testé, le ratio EVOH/(PE+EVOH+PE) reste inférieur à 20% et répond aux objectifs fixés. La pose de ce film supérieur a ainsi nécessité un outillage 3D, mis à disposition par la société MONDINI, en partenariat avec la société Virgin Bio Pack. En conclusion, les épaisseurs de film ont été optimisées afin de remplir les critères techniques requis et de fait, ceux de recyclabilité. L emballage écoconçu et l automatisation complète de la ligne seront lancés simultanément, de sorte à proposer une solution compétitive aux clients distributeurs. CONCLUSION S appuyant sur le modèle classique de skin-pack, le projet porté par Meralliance et réalisé en collaboration avec Virgin Bio Pack, a reposé sur la conception d un emballage allégé et le plus recyclable possible, tout en assurant la conservation des caractéristiques techniques exigées pour ce genre de. Pour cela, l emballage comporte deux parties distinctes : un support en carton et une fraction plastique. Le film plastique est lui-même formé d une couche inférieure, le «liner», solidaire du papier carton et sur laquelle repose le gras, et d une couche supérieure «moulée» sur l aliment. Par ailleurs, celui-ci présente une rigidité stable dans le temps via une structure 3D aujourd hui optimisée. Afin d assurer une recyclabilité globale de l emballage, le travail a porté principalement sur: 1. La séparabilité du plastique et du carton, qui reste ainsi exempt de tout résidu gras, et assure alors le recyclage du support carton: le consommateur sera informé via une consigne de tri sur l emballage de la séparabilité facilitée des différents matériaux et guidé dans son geste de tri afin d orienter les différents éléments vers le bac concerné ; 2. La nature des matériaux contenus dans les couches plastiques, qui permet à la fois une bonne scellabilité et la conservation de l aliment et de ses propriétés organoleptiques. Afin d assurer une soudabilité optimale entre liner supérieur et skin inférieur, le PE a été choisi comme résine principale. Les propriétés barrières sont, quant à elles, assurées par l EVOH (en remplacement du PA) apposé en couche intermédiaire fine (13 à 14 % de l épaisseur totale). L emballage conçu reste en finalisation. Virgin Bio Pack doit encore assurer l assurance de sa non déformation dans le temps. Une mise sur le marché de s utilisant cette technologie est attendue d ici fin 2014, tandis que la version actuelle du support éco-conçu a d ores et déjà reçu les récompenses suivantes : Sélectionnée et exposée au concours des Innovations du SIAL 2012, région Bretagne Oscar Emballage 2012 (emballage magazine) catégorie Environnement.