ULTRACELL (2018-2020)

Mise au point d’un procédé de soudage par ultrasons des papiers-cartons qui permette :

• de supprimer les colles et les problèmes associés de contact alimentaire pour les emballages papiers-cartons,
• de garantir une réduction significative des coûts associés au recyclage des emballages et à l’absence d’huiles minérales ou autres contaminants,
• d’atteindre des performances comparables aux assemblages par adhésif en termes de qualité d’adhésion, de coût énergétique et de cadence de production.

Objectifs du projet

Réalisés en collaboration entre le laboratoire 3SR, le laboratoire LGP2, la société SONIMAT et coordonné par le CTP, les travaux consistent (i) à déterminer les paramètres procédés optimaux par l’acquisition de données expérimentales in situ et la compréhension des phénomènes de montée en température; (ii) à appréhender finement les mécanismes de développement de l’adhésion par la mise en évidence des relations entre les compositions chimiques (papiers, fibres et nanocristaux de cellulose) et la performance au pelage; (iii) à étudier les voies d’amélioration de l’adhésion à travers l’élaboration de nanocristaux de cellulose (NCC) aux propriétés thermo-physiques adaptées ; (iv) enfin à concevoir un démonstrateur de soudeuse dédiée à l’assemblage des papiers-cartons et à évaluer le coût de changement de technologie et le gain réalisé pour les assemblages collés ou thermoscellés existants.

Un dispositif de soudage instrumenté a été développé pour être en mesure de faire le lien entre l’énergie délivrée, l’énergie absorbée, la montée en température et le développement de l’adhésion. Les cartons couchés (couche pigmentaire pour l’imprimabilité) montrent une certaine aptitude à l’assemblage par soudage ultrasons. Le marché potentiel est élevé (10 Mt/an en UE) mais le changement de technologie nécessiterait de repenser les opérations de pliage–collage. Il est également possible de tirer profit des additifs présents dans la composition de certains papiers-cartons industriels pour les souder. Là aussi le marché potentiel est important. Enfin, la taille des éléments cellulosiques déposés en surface a un impact significatif sur le développement de l’adhésion. Les nanocristaux de cellulose ont un potentiel non nul.