Une collaboration entre Domino et Sappi
Présentation
Sappi est un fournisseur mondial de produits à base de fibre de bois, notamment d'emballages souples en papier aux propriétés de thermoscellage intégrées présentant une barrière contre l'oxygène, la vapeur d'eau, les graisses, les odeurs et les huiles minérales.
Réalisant l'attractivité du codage laser pour les sociétés agroalimentaires mondiales à la recherche de codes de grande qualité sur les emballages en papier barrière, Sappi a collaboré avec Domino Printing Sciences (Domino) afin de trouver la solution de codage laser idéale.
Les codeurs laser Série D de Domino ont été utilisés pour coder six produits Sappi différents et, dans tous les cas, ont permis d'obtenir un code propre et net sans porter atteinte aux propriétés barrières.
Quelques faits
- Sappi est l'un des leaders mondiaux du papier barrière pour emballages souples.
- L'entreprise, qui développe des solutions d'emballage innovantes depuis 2013, a mené à bien plus de 100 projets pour diverses applications, parmi lesquelles thé, chocolat, céréales et tabac.
- Les papiers barrière de Sappi sont entièrement recyclables et conçus pour être conformes aux futures réglementations sur le recyclage des emballages, y compris l'engagement de l'UE à rendre tous les emballages recyclables ou réutilisables d'ici 2030.
- Les produits en papier de Sappi sont dérivés de pâte de bois issue de plantations certifiées FSC et PEFC qui sont gérées de façon responsable et situées à moins de 100 km des usines de fabrication.
Contexte du projet
Sappi a développé une gamme de papiers barrière pour remplacer les composites multimatériaux non recyclables. La gamme comporte des revêtements à base d'eau présentant une barrière à l'humidité, l'oxygène, les odeurs, les graisses et les huiles minérales.
« Nos matériaux d'emballage ont été développés pour répondre aux besoins d'une variété de clients », explique Mike Zywietz, Ingénieur Application Produit chez Sappi. « Lorsque nous développons une nouvelle solution d'emballage innovante pour nos clients, nous commençons par étudier la demande pour le produit et les matériaux d'emballage utilisés actuellement, puis nous sélectionnons un ou deux papier(s) barrière parmi notre gamme pour effectuer des tests supplémentaires. »
« Mais la performance de reproduction n'est qu'une pièce du puzzle. Nous voulons aussi nous assurer que nos matériaux sont compatibles avec les lignes de production existantes des clients, qui fonctionnent actuellement avec des matériaux multicouches, continue M. Zywietz. « Dans la plupart des cas, les marques ont besoin d'aide pour sauter le pas. C'est pourquoi nous voulons leur offrir une solution pour l'ensemble de la chaîne de valeur. Puisque la collaboration est essentielle pour trouver la bonne solution, Sappi coopère avec des sociétés de fabrication de premier plan pour bénéficier de leur expertise dans leurs domaines respectifs. »
Dans la cadre du développement d'une nouvelle gamme de papiers barrière, Sappi a cherché à collaborer avec Domino afin de déterminer l'adéquation du codage laser pour les matériaux d'emballage finis.
Exigences de codage pour les papiers barrière
Les papiers barrière de Sappi constituent une alternative aux composites dans diverses applications. Applications types :
- sacs à fond plat pour ingrédients secs tels que sucre et pâtes ;
- flow-packs pour snacks, chocolat et confiserie ; et
- sachets et couvercles pour aliments frais et transformés.
Même si les besoins exacts en matière de codage varient en fonction de l'application spécifique du client, tous les emballages alimentaires doivent obligatoirement indiquer une date DDM et DLUO en plus des codes de lot et de produit habituels. En outre, de nombreux acteurs de l'agroalimentaire recherchent désormais des solutions de codage plus sophistiquées, notamment l'application de codes 2D pour faciliter le partage et la traçabilité des données.
« Nous avons remarqué qu'un nombre croissant de marques cherchaient à ajouter des codes 2D sur leurs emballages, souvent pour faciliter la traçabilité des produits, mais aussi en réponse à la demande d'informations supplémentaires sur l'origine des produits emballés de la part des consommateurs », explique M. Zywietz.
« Il est impossible d'ajouter ce type d'information sur l'emballage d'origine, car les codes de traçabilité nécessitent de nouvelles informations pour chaque lot ou produit individuel », poursuit-il. « Avec un laser, nos clients peuvent ajouter un code 2D à la fin du processus sans avoir à changer l'image imprimée ni la conception de l'emballage. Un nouveau code peut être ajouté au code obligatoire en quelques millisecondes et sans coût additionnel. »
Comment les experts de Domino ont-ils choisi la solution appropriée ?
Le laser CO2 étant l'application la mieux adaptée aux emballages en papier, la première étape consistait à déterminer quel type de laser CO2 serait le plus efficace. Pour identifier la longueur d'ondes idéale du laser, les spécialistes de Domino ont mené une analyse spectroscopique FT-IR sur six papiers barrière différents de Sappi afin de mesurer le taux de réponse.
« Nous menons une analyse spectroscopique pour identifier la longueur d'ondes laser qui a la meilleure interaction avec le substrat », explique le Dr. Stefan Stadler, Chef d'équipe à la Domino Laser Academy. « Cette analyse initiale nous a permis d'identifier notre laser CO2 Série D bleu comme une solution possible pour les papiers barrière de Sappi. »
T
Le graphique ci-dessus montre la réponse du substrat aux lasers CO2 bleu, noir et rouge de Domino, et c'est le laser bleu qui présente un taux d'absorption légèrement plus favorable. Des tests d'adéquation supplémentaires ont permis d'identifier le laser D320i bleu comme la solution optimale.
Lors des tests de qualité, le D320i a produit des codes clairs et nets sur les papiers barrière pour des messages simples, tels que la date de péremption et les codes de lot, mais aussi pour des designs plus complexes, tels que les graphismes et les codes 2D scannables.
Comment les experts de Domino ont-ils vérifié que le laser ne compromettait pas l'intégrité du film ?
Après le codage, les experts en laser de Domino ont créé des images microscopiques en 3D des échantillons de papier barrière Sappi afin d'examiner comment se formait le code.
« Nous pouvons nous servir de l'imagerie 3D pour mesurer la profondeur de la gravure laser, afin de vérifier que le substrat n'est ni perforé ni endommagé », explique le Dr Stadler. « Ces échantillons indiquent que le laser CO2 a éliminé la couche supérieure d'impression et créé un code indélébile sans graver trop profondément dans la surface du matériau. »
« Notre analyse a indiqué que la profondeur totale de la gravure laser était minimale, à environ 6 µm », continue le Dr Stadler. « D'après notre expérience, une gravure si mineure n'aura probablement aucun effet sur les propriétés barrières d'un substrat. »
Les matériaux codés ont ensuite fait l'objet de tests supplémentaires par Alexander Schröder, Ingénieur Application Produit au centre R&D de Sappi, afin de déterminer si le codage laser portait atteinte aux propriétés barrières du papier.
Afin de vérifier la barrière à l'oxygène et à la vapeur d'eau, Sappi a fait appel à des analyseurs de perméabilité pour mesurer le taux de transmission de vapeur d'eau (WVTR) et le taux de transmission d'oxygène (OTR) pour les produits requis. Les papiers fonctionnels ont été placés entre deux chambres, l'une remplie d'azote, l'autre d'air ou de vapeur d'eau. Descapteurs infrarouges ont été utilisés pour mesurer dans le temps la quantité d'oxygène ou les particules d'eau dans la chambre d'azote et calculer le taux de transmission. Une méthode similaire a été employée pour vérifier le taux de transmission de vapeur d'hexane (HVTR) et examiner les propriétés de barrière contre les graisses et les huiles minérales.
Sappi a ainsi pu déterminer l'effet du codage laser sur les propriétés barrières du substrat, dont les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Les tests de taux de transmission ont confirmé que le codeur laser CO2 Série D de Domino ne portait pas significativement atteinte aux propriétés barrières de ces papiers.
Les résultats affichés dans les graphiques sont des valeurs normalisées avec une variation de 10 %, considérée comme une plage normale. Par exemple, pour les mesures OTR très basses (< 3 cc(m².d) [centimètres cubes par m² par jour]), la variation de 10 % n'est que de 0,3 cc(m².d), ce qui constitue une plage de mesure normale.
« Nous avons été très impressionnés par les résultats des tests de barrière », indique M. Zywietz. « Ceci, combiné à la qualité et à la clarté des codes, fait de la Série D de Domino un bon choix pour les clients de Sappi. »
La différence Domino
Après les résultats positifs obtenus dans les tests de papiers barrière Sappi, une équipe de Sappi a été invitée à visiter la Domino Laser Academy pour assister aux tests sur les échantillons.
« L'expérience a été très positive », indique M. Zywietz. « Nous avons assisté à une excellente démonstration du processus de codage pour nos papiers barrière, ainsi que de tous les équipements de test et de mesure utilisés dans l'analyse des échantillons. Les laboratoires sont très bien équipés. »
« Notre visite a montré l'avantage d'inviter les utilisateurs finaux à découvrir le processus d'analyse des échantillons, afin de les aider à identifier la bonne solution », continue M. Zywietz. « Nous recommandons une visite de la Domino Laser Academy à tous nos clients du secteur agroalimentaire à la recherche d'une solution de codage. »
Préparer l'avenir
Le marché des emballages durables est en pleine croissance, et le développement d'alternatives aux plastiques souples difficiles à recycler, telles que les papiers barrière de Sappi, est appelé à se poursuivre pendant plusieurs années.
« Les emballages souples constituent un énorme marché, mais de nombreuses solutions sont actuellement impossibles ou très difficiles à recycler. Il est impératif de trouver des solutions durables », déclare Ingo Kaiser, Spécialiste de la Communication marketing chez Sappi.
« Chez Sappi, nous investissons actuellement dans une nouvelle machine de revêtement pour notre usine d'Alfeld, qui va nous donner plus de souplesse, d'espace et de capacité pour développer de nouvelles alternatives durables aux emballages souples actuels », continue M. Kaiser. « Nous allons poursuivre notre collaboration avec d'autres fournisseurs, afin de faciliter autant que possible la transition vers des papiers barrière durables. »
« Cette récente collaboration avec Domino a été très positive, et nous espérons mener à bien de nombreux autres projets fructueux à l'avenir », conclut-il.
Le projet avec Sappi est un autre exemple de l'excellent travail accompli par Domino pour soutenir les fabricants tout au long de leur parcours vers la durabilité. En tant que fournisseur de codage et marquage, Domino cherche constamment à collaborer avec des producteurs d'emballages innovants en vue d'identifier des solutions pour de nouveaux types d'emballages durables.
Si vous êtes un fournisseur d'emballages à la recherche d'une solution de codage et marquage pour un nouveau type d'emballage, ou un fabricant cherchant à explorer de nouvelles options d'emballages durables, Domino est à votre service.
N'hésitez pas à nous contacter pour en savoir plus ou pour organiser une visite de l'un de nos laboratoires high-tech de tests sur substrat.