Comment améliorer les propriétés barrières du papier

Abstrait

À contre-courant des préoccupations environnementales actuelles, les revêtements à base d'eau se sont imposés comme une solution durable pour améliorer les propriétés barrières du papier. Cet article détaille les principaux facteurs influençant ces propriétés, notamment le procédé de couchage, les caractéristiques du papier support, les méthodes de couchage et les propriétés intrinsèques des revêtements barrières à base d'eau, offrant ainsi des conseils pratiques pour optimiser les performances des emballages papier.

Introduction

emballage plastique Bien que pratique, le papier présente de sérieux défis environnementaux du fait de sa non-biodégradabilité. Recyclable et repulpable, il est de plus en plus privilégié comme alternative écologique aux plastiques traditionnels pour l'emballage alimentaire. Cependant, sa structure fibreuse et poreuse lui confère de faibles propriétés de barrière contre la vapeur d'eau, l'huile, l'eau et autres liquides, limitant ainsi son utilisation à grande échelle.

Des revêtements à base d'eau ont ainsi été mis au point. Contrairement aux produits en papier classiques couchés par extrusion de polyéthylène (PE), les revêtements à base d'eau facilitent le recyclage de la pâte à papier des emballages jetables, permettant un remplacement partiel de la pâte vierge dans les papeteries et minimisant l'impact environnemental des emballages en papier jetables.

Leader dans le domaine des dispersions et des résines, BASF s'engage pour le développement durable grâce à des produits innovants. Sa gamme de barrières aqueuses haute performance Joncryl® HPB (High Performance Barrier) offre d'excellentes propriétés de barrière pour le papier, réduit l'utilisation de plastique, diminue les émissions de solvants et améliore l'empreinte carbone des emballages.

Facteurs clés influençant les propriétés de barrière du papier couché

1. Procédé de revêtement

Les revêtements barrières fonctionnent en appliquant une couche à base d'eau sur la surface du papier afin de bloquer le passage des liquides et des gaz. En général, un grammage de revêtement plus élevé améliore les performances de barrière, mais augmente les coûts ; il est donc nécessaire de trouver un compromis entre performance et coût lors de la production.

• Double revêtement pour le papier de base

Le papier de base non couché utilisé pour l'emballage alimentaire présente souvent une porosité de surface, une humidité, un grammage et une épaisseur irréguliers, ce qui favorise la pénétration des revêtements à base d'eau pendant le séchage et engendre des couches de revêtement inégales. Un prétraitement ou un double couchage permet de pallier efficacement ce problème, garantissant un revêtement plus uniforme et une meilleure performance de barrière qu'un simple couchage.

• Température et méthode de séchage

Les conditions de séchage ont un impact significatif sur l'efficacité de la barrière. Chaque émulsion styrène-acrylique possède une température de séchage optimale pour maximiser ses propriétés de barrière. Le séchage à l'étuve à air chaud est privilégié pour les revêtements barrières, car il permet un séchage uniforme grâce à des courbes de séchage ajustables et élimine efficacement les odeurs volatiles résiduelles du revêtement.

2. Propriétés du papier de base

Les propriétés du papier support — notamment son lissage, sa perméabilité à l'air, son brillant et sa composition en fibres — déterminent son pouvoir absorbant et, par conséquent, l'effet final du revêtement. Même avec un revêtement barrière identique, un même procédé et un même grammage de revêtement, différents papiers supports peuvent donner des résultats très différents en matière de barrière, en raison des variations de rugosité de surface et d'uniformité structurelle.

3. Méthodes de revêtement

Les méthodes de couchage courantes comprennent le couchage à la racle, le couchage par tige doseuse, le couchage par lame d'air et le couchage anilox. Les trois premières sont largement utilisées dans les papeteries, tandis que le couchage anilox est fréquent dans les imprimeries. Le choix de la méthode doit se baser sur le grammage du papier de base, le grammage de couchage souhaité et les exigences en matière de barrière.

Par exemple, le revêtement par lame d'air ou anilox convient pour appliquer un revêtement d'environ 3 g/m² sur du papier hamburger de 20 à 30 g/m² afin de répondre aux exigences de résistance aux graisses du Kit 6, permettant d'obtenir des revêtements uniformes et des performances de barrière élevées à de faibles poids de revêtement.

4. Propriétés intrinsèques des revêtements barrières à base d'eau

• Les revêtements barrières sont conçus selon différents mécanismes de barrière.

Revêtements barrières contre la vapeur d'eau : réduire le coefficient de solubilité en maximisant la différence de polarité entre le revêtement et la vapeur d'eau ; un poids et une épaisseur de revêtement plus élevés améliorent les performances de la barrière contre la vapeur d'eau.

• Revêtements barrières à l'huile et à l'eau

Bloquer ou retarder la pénétration des substances huileuses par la formation d'un film, influencée par la solubilité du polymère, la température de transition vitreuse, la structure cœur-coquille, l'indice d'acide et le pH.

Les revêtements peuvent offrir des propriétés multifonctionnelles (résistance à l'huile, à l'eau et à la vapeur d'eau, thermoscellabilité) ou une performance de barrière monofonctionnelle. Le choix doit être adapté aux besoins spécifiques de l'application.

Conclusion

Face au durcissement des réglementations sur les plastiques, l'ère du « remplacement du plastique par le papier » est arrivée. Les fournisseurs de matériaux, représentés par BASF, promeuvent activement des revêtements barrières innovants pour répondre à la demande du marché en matière d'emballages écologiques et durables. Le développement et l'application de revêtements barrières aqueux haute performance permettront d'exploiter pleinement le potentiel du papier dans les emballages respectueux de l'environnement.