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Coller durablement des emballages avec des colles thermofusibles

Les colles thermofusibles constituent un élément de petite taille mais néanmoins essentiel des emballages modernes et ne peuvent ainsi pas échapper au débat portant sur la durabilité des emballages.

Souvent, les utilisateurs peinent à déterminer correctement l'influence des colles thermofusibles sur les aspects de la durabilité. Une certaine confusion règne notamment pour ce qui est de la distinction à opérer entre les termes « biosourcé » « biodégradable » ainsi que les détails correspondants. Un travail d'information s'avère également nécessaire pour ce qui est du recyclage. Ainsi, aujourd'hui, la majorité des colles destinées aux emballages en papier et en carton est considérée comme « compatible avec le recyclage » conformément aux directives européennes. De la même manière, les colles thermofusibles doivent être considérées comme plutôt négligeables pour ce qui est de générer des microplastiques. Les colles thermofusibles contribuant à éviter le gâchis de matériaux, à préserver les ressources et à accroître la durée de vie des machines, recèlent le plus grand potentiel d'amélioration de la durabilité.

 

Terminologie

Microplastiques
On distingue fondamentalement trois types de microplastiques : les microplastiques primaires de type A, les microplastiques primaires de type B et les microplastiques secondaires. Le dernier type cité est généré par la désagrégation sous l'effet des intempéries et de la fragmentation dans environnement. Les microplastiques primaires de type B sont générés à l'usage (par exemple le frottement des pneus ou lors du lavage de fibres synthétiques). Sont considérés par exemple comme microplastiques primaires de type A les substances abrasives contenues dans les produits cosmétiques ou bien les produits semi-finis synthétiques sous forme de granulés, ces produits relevant dès leur fabrication de la définition actuellement donnée des microplastiques : particules de plastique de taille inférieure à cinq millimètres. La libération de microplastiques primaires de type A dans l'environnement peut être intentionnelle, son risque délibérément accepté, ou elle peut être causée par un accident.

La stratégie de l'Union Européenne dans le domaine des matières synthétiques est de lutter contre la pollution des mers par les microplastiques. L'industrie allemande de la colle n'utilise pas de microplastiques primaires qui sont libérés lors d'une utilisation conforme à leur finalité. Même si certaines substances adhésives brutes, tant dans leur forme originelle que dans leur taille, relèvent encore de la définition faisant l'objet de débats en cours, en général, lors de l'utilisation des colles en résultant, des films d'un seul tenant sont générés lesquels ne sont alors plus eux-mêmes des microplastiques ou bien n'en contiennent plus. Un recyclage moderne et une gestion ordonnée des déchets assurent qu'aucun élément constitutif des colles ne vienne polluer les mers. Si toutefois, des produits collés éliminés de manière inappropriée se retrouvaient dans les mers, les colles participeraient également à la pollution des mers. Nos efforts doivent viser à l'instauration de systèmes efficaces de gestion des déchets évitant la pollution de l'environnement, notamment celle des mers.

Recyclage
Il convient dans un premier temps de retenir que ce n'est pas la colle qui doit être recyclée, mais elle ne devra pas constituer un obstacle au recyclage. Aussi, dans ce contexte, il est recommandé d'utiliser le terme de compatibilité avec le recyclage. L'examen de la source du matériau envisagé revêt une importance capitale.

La source principale est le papier recyclé. Dans une étude qu'il a menée, le Conseil européen du papier recyclé a constaté que les applications de colles thermofusibles thermoplastiques qui présentent une orientation horizontale supérieure à 1,6 x 1,6 mm, une épaisseur de film supérieure à 120 µm et un point de ramollissement supérieur à 68 °C peuvent être considérées comme compatibles avec le recyclage (cf. EPRC, 2018). Ainsi, cette définition recouvre presque entièrement les applications/utilisations de colles présentes sur le marché dans le domaine des emballages. La loi allemande sur les emballages se réfère également à ces hypothèses (cf. ZSVR [service central du registre des emballages], 2019). Il est à remarquer que ces constatations ont été établies par le biais de la méthode INGEDE-12 non adaptée aux emballages. Ces critères doivent être confirmés via la méthode adaptée aux papiers d'emballage, en attendant la définition de standards minimum en 2020. Les systèmes très mous adhésifs (par exemple pour les mailings) sont notamment problématiques pour le recyclage de vieux papiers générant ce qu'on appelle des « stickies ». Ces derniers peuvent, à leur tour, gêner de manière considérable le processus de fabrication et diminuer la qualité du papier.

Emploi de matières premières d'origine végétale
Une colle thermofusible est constituée en général de polymères, de résines, de cires et d'additifs. Il s'agit donc d'un mélange. Aussi, tous les composants doivent être pris en considération lorsqu'est discutée la biodégradabilité des matières premières ou, selon le cas, l'utilisation de matières premières d'origine végétale.

Une multitude d'alternatives permises par les nouvelles technologies existe en effet aujourd'hui, lesquelles sont constituées d'éléments biosourcés et sont considérées comme partiellement biodégradables. Toutefois, dans le domaine spécifique des polymères et des cires, il n'existe pas encore de systèmes commercialisés présentant une performance globale acceptable. La stabilité thermique est souvent tellement faible qu'un traitement industriel entraînerait de considérables coûts de maintenance. En l'espace de quelques heures des dépôts oxydants se forment, et en même temps, des changements importants de viscosité et de couleur se produisent. Le temps de prise est également généralement beaucoup plus lent et ne correspond pas aux normes en vigueur sur le marché. Néanmoins, d'intenses activités de recherche permettent d'espérer au cours des prochaines années une évolution dynamique dans le domaine des matières premières alternatives.

L'industrie de la colle utilise traditionnellement des résines obtenues à partir de matières premières végétales. Celles-ci peuvent être extraites directement sur les arbres, obtenues à partir des dérivés de la fabrication du papier ou bien être fabriquées à partir de la pulpe de zeste d'orange et de citron. Performance et disponibilité sont presque comparables aux systèmes basés sur la pétrochimie. Toutefois, un inconvénient de taille réside dans la faible stabilité thermique, laquelle à son tour induit des coûts élevés de maintenance pendant l’utilisation de la colle. À la réserve près que ceci n'a pas de conséquences aussi lourdes que dans le cas des polymères et cires alternatives précédemment cités. Récemment, des formules pour colles thermofusibles très thermostables ont pu être élaborées, lesquelles peuvent contenir entre 30 et 50 % de résines obtenues à partir de matières premières végétales (cf. illustration 2). Les experts en colles de Jowat, installés à Detmold (DE), ont développé avec Jowatherm® GROW 853.20 une colle pouvant être mise en œuvre très proprement. Outre qu'elle contient une proportion élevée de matières biosourcées, qui plus est testées sur la base des normes industrielles DIN, la colle thermofusible innovante demande une température de traitement peu élevée. Ceci permet une nette réduction de la consommation énergétique et, ainsi, une contribution supplémentaire à une plus grande durabilité des processus d'emballage.

Les procédés de bilan massique constituent une solution prometteuse pour la préservation des ressources fossiles. Des matières premières obtenues à partir de matières premières végétales ou des recyclats, sont utilisées en lieu et place de dérivés du pétrole lors des procédés de craquage mis en œuvre dans la chimie industrielle. Les matériaux fabriqués sont ainsi, d'un point de vue chimique, identiques à ceux fabriqués sur une base minérale. Le procédé démontre l'utilisation de matières biosourcées sans que le carbone biogène contenu dans le produit fini soit encore décelable avec certitude. Outre l'avantage que constitue la performance des matériaux fabriqués, ceux-ci permettent de renoncer à la mise en place d'une infrastructure de type nouveau. Les chaînes de fabrication et matériels existants peuvent être utilisés, les changements de lots inefficaces n'étant pas nécessaires. L'éventail des substances adhésives brutes est actuellement en cours d'étoffement.

Biodégradabilité
Les alternatives biosourcées évoquées plus haut sont en partie également biodégradables. Et même, dans certains cas, en environnement marin. En outre, il existe également des systèmes obtenus à partir de dérivés du pétrole qui peuvent être considérés comme biodégradables. Toutefois les matières synthétiques biodégradables ne constituent pas nécessairement un avantage écologique. Ainsi, de la dégradation biologique ne découle aucun intérêt pour ce qui est de la matière ou de l'énergie. Le recyclage ou le traitement thermique pour réutilisation serait plus avantageux. Vient s'ajouter à cela que le Bundestag, le parlement allemand, considère qu'une fragmentation plutôt qu'une dégradation se produit, et que donc des microplastiques sont générés (cf. Deutscher Bundestag, 2016). En outre, les consommateurs ne connaissent pas suffisamment la différence entre les termes « biodégradabilité », « compostabilité », « compostabilité à domicile » et « dégradabilité en milieu marin ». Ainsi, la désignation souvent rencontrée de « biodégradable » se réfère à des installations industrielles de compostage qui n'ont que peu de choses en commun avec le compostage auquel on procède dans son propre jardin. Même lorsque ces matériaux arrivent dans des installations industrielles via la poubelle pour déchets organiques, ils font l'objet d'un tri systématique, ne pouvant être dégradés avec succès dans des délais souhaitables. La capacité au recyclage de ces matériaux est soumise à des restrictions de même type. Éliminés, ils sont triés et traités thermiquement pour réutilisation.

Efficacité des ressources
Le collage d'emballages est véritablement durable lorsqu'on s'attache à mettre en place des processus respectant au maximum l'environnement. L'important est d'éviter le gaspillage, de préserver les ressources et de permettre une longue durée de vie des machines. Ceci n'est possible qu'en appliquant la colle avec précision au moyen d'une technique moderne et des colles thermofusibles optimisées à cet effet. Les colles thermofusibles modernes présentant une faible densité et un large spectre d'adhésion permettent une force de cohésion élevée pour une quantité minimale utilisée assurant cette force. En combinaison à une stabilité thermique élevée, on obtient un processus très propre de nature à préserver les ressources. Les pièces des machines ont une durée de vie plus longue qui demandent moins d'entretien. Les emballages, produits inclus, ne doivent pas être détruits en raison des impuretés. Si le procédé et le produit le permettent, les colles thermofusibles peuvent être utilisées à des températures sensiblement moins élevées. Ainsi, des colles thermofusibles pouvant être traitées à partir de 99 °C sont aujourd'hui disponibles. Comparées aux systèmes standards qui exigent des températures supérieures à 160 °C, la consommation énergétique peut être considérablement réduite.

L'article est paru dans le numéro 01/2020 de la revue spécialisée « holztechnologie ». Il est téléchargeable dans son intégralité comme document PDF.