Une nouvelle ère dans la conception du PET ?
ACMI explore l'opportunité du bouchon en PET

En l'état actuel de la technologie, est-il possible de fabriquer un bouchon en PET pour l'emballage des boissons ? Doit-il être remplacé par le PEHD (polyoléfines) et dans quelles conditions ? Les caractéristiques de performance et de fonctionnement sont-elles comparables ? Mais surtout. Cette possibilité pourrait-elle représenter un avantage réel du point de vue de la durabilité économique (TCO) et environnementale ?
Autant de questions auxquelles SACMI a répondu lors de la conférence AMI – Plastic Closures Innovation qui s'est tenue à Malaga, en Espagne, le 20 mai, avec un exposé intitulé « A new era in PET design? SACMI’s perspective on PET beverage caps ».

SACMI a présenté au public de Malaga un bouchon de 29 mm pour l'eau, fabriqué en PET. Le choix du standard n'est pas un hasard : il s'agit en effet de l'embout le plus utilisé au monde pour ce type de boisson.
Le bouchon est doté de rabats segmentés et articulés à la base de la bande, pour faciliter l'application ; d'un filetage segmenté, pour faciliter le moulage et l'ouverture, réduisant le couple de retrait ; d'un plug à ogive pour assurer l'étanchéité.
Le bouchon, produit sur une presse CCM en un temps de cycle de 2,7 secondes, est parfaitement transparent et, à température ambiante, ses performances sont comparables à celles d'un bouchon en PEHD. Les étapes suivantes du processus, telles que la découpe et le pliage, présentent également une bonne stabilité et une bonne répétabilité au niveau expérimental.

Le bouchon est un élément fondamental de l'emballage, le premier point d'interaction entre le consommateur et l'emballage lui-même. De plus, l'étanchéité, et donc la sécurité et la fraîcheur du produit, dépendent du bouchon.
De par leurs propriétés physico-chimiques, les polyoléfines s'avèrent être un matériau particulièrement adapté à ce type d'application. Aujourd'hui, tous les bouchons de boissons sont fabriqués en polyoléfines, en particulier en PEHD, ce qui est très efficace d'un point de vue économique et environnemental. Au cours des deux dernières décennies, les principaux moteurs ont été la réduction de la consommation de résine vierge (plus de 50 % de poids total en moins entre le bouchon et l'embout) et d'énergie.

Plus récemment, la chaîne de recyclage cap2cap a commencé à se mettre en place sur certains marchés.
Du point de vue du recyclage, le processus de séparation du PEHD, à partir duquel le bouchon est fabriqué, et du PET, à partir duquel la bouteille est fabriquée, est relativement simple et peu coûteux : en broyant le matériau, le PEHD se sépare du PET par flottation, et les deux matériaux peuvent ensuite être récupérés et réutilisés.

Du point de vue de la production, il faut tenir compte du fait que le PET peut nécessiter un temps de cycle supérieur de plus de 70 % à celui du moulage du PEHD et que, toutes choses égales par ailleurs, le poids du bouchon peut augmenter par rapport à celui du bouchon en polyoléfines.
Alors, pourquoi passer au PET ? Cela créerait un emballage monomatériau, augmentant le rendement en PET du processus de recyclage. En outre, le bouchon en PET est transparent et donc esthétiquement « beau ».

• Le PET a une densité supérieure d'environ 40 % à celle du PEHD ;
• la température de traitement du PET est nettement plus élevée (>270 °C) que celle du PEHD (<200 °C) ;
• le PET cristallise beaucoup plus lentement que le PEHD ; la phase de transition vitreuse est très proche de la température de travail du bouchon.

La température de fusion plus élevée du PET par rapport au PEHD signifie nécessairement qu'il faut plus d'énergie pour faire fondre le matériau et le refroidir ensuite à une température permettant de le démouler.
La production du bouchon en PET nécessite un temps de cycle jusqu'à 70 % plus long que son analogue en PEHD (en raison des températures plus élevées, du processus de cristallisation lent, de la plus faible diffusivité thermique du PET) et requiert des moules spécifiques en raison des propriétés différentes (rétrécissement, module d'élasticité).

Les performances sont comparables à celles du bouchon en PEHD, avec deux réserves :

• le PET est très sensible aux températures élevées, ce qui doit être pris en compte lors de la logistique et du stockage du produit fini ;
• le bouchon en PET pèse environ 20 % de plus que son analogue en PEHD pour les mêmes exigences de performance : la plus grande résistance « théorique » du PET doit en fait être comparée à son indice élevé d'absorption de l'humidité/l'eau, qui, selon les mesures effectuées, peut réduire les propriétés mécaniques du bouchon jusqu'à 60 %. La réduction de l'épaisseur de la paroi (env. 0,4 mm pour les capsules en PEHD) se heurte également à des limitations technologiques lors du moulage, telles que les tolérances mécaniques, la cristallisation induite par la contrainte, etc.

L'étude et la conception du nouveau bouchon en PET répondent aux normes internationales en termes de performances requises pour le bouchon. En outre, le processus identifié par SACMI évite l'ajout d'additifs et de colorants qui pourraient entraver le recyclage ultérieur : le PET utilisé est donc un PET normal ou rPET pour les bouteilles.
En ce qui concerne les technologies de production et d'application du bouchon, SACMI a choisi de ne pas introduire d'équipement spécial de bouchage, testant la production sur sa propre gamme de presses par compression CCM, continuous compression moulding. Il a également été décidé de procéder à la découpe et au pliage en ligne, ainsi qu'au contrôle de la qualité.
L'ensemble du processus a été testé sur une ligne pilote composée d'une unité d'humidification, d'une extrudeuse, d'une unité de moulage par compression convenablement adaptée, d'une ligne de découpe et de pliage, et d'un contrôle de la qualité avec des systèmes CVS.

Temps de cycle réduits, cavitation élevée. Tels sont les moteurs du marché auxquels SACMI a répondu en présentant récemment la nouvelle presse CCM64MD. D'une performance exceptionnelle, la machine peut produire jusqu'à 2 850 capsules par minute (171 000 capsules par heure) en PEHD avec seulement 64 moules, en un temps de cycle de seulement 1,35 seconde. Tout cela avec une réduction de 50 % des encombrements et de 15 % de la consommation spécifique par rapport à la génération précédente, soit 0,43 kWh par kilogramme de PEHD traité.
Dans ce contexte, une éventuelle transition du marché du PEHD vers le PET devrait tenir compte de plusieurs aspects : performances comparables (avec une attention particulière pour les températures de stockage, le transport, etc.), coût total de possession plus élevé, ACV à réaliser au cas par cas en fonction des conditions environnementales et de production, etc. Le laboratoire SACMI est à la disposition des clients pour la réalisation de projets early adopter (ou primo-adoptants) personnalisés.