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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Étiquetage dans le moule (In-mould labelling) Révision : 29 février 2012  
Étiquetage dans le moule
(In-mould labelling)
 
            Asmâa NAIT OUALI et Aude KERGUELEN

Élèves ingénieurs 2e Année
 Juin 2011
Mise en ligne - Février 2012

Avertissement
Ce mémoire d'étudiants est une première approche du sujet traité dans un temps limité.
À ce titre, il ne peut être considéré comme une étude exhaustive comportant toutes les informations
et tous les acteurs concernés.

 

       
     
  Plan  
I - Introduction
II - In-mould labelling : intégrer une étiquette
pré-imprimée à l'emballage
III - Analyse économique et prospective
de l'étiquetage dans le moule
IV - Conclusion
V - Bibliographie - Webographie
     
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I - Introduction

Plan

   
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            Emballage alimentaire avec étiquetage dans le moule      
  Figure 1 - Emballage alimentaire
avec étiquetage dans le moule
 

L'étiquetage dans le moule – in-mould labelling (IML) – est une solution économique pour faire figurer des informations et des décors sur des emballages en plastique. Contrairement à l'étiquette adhésive qui offre une impression en surface, l'étiquette IML est intégrée à l'emballage [Figure 1].

L'étiquetage dans le moule est un procédé qui fusionne l'étiquette et l'emballage durant le processus de moulage par injection ou par soufflage. L'étiquette déjà imprimée est placée dans le moule juste avant l'injection ce qui permet de l'incorporer dans le matériau d'emballage [Figure 2].

Avec cette technique, l'étiquette conserve son intégrité – pas d'égratignure ou de pelage – et, sur le plan esthétique, sa qualité d'impression donne un résultat exceptionnel et durable. Initialement, le procédé impliquait la fixation d’une étiquette en papier couché (couche thermoscellable) dans le moule avant le soufflage. Cette couche devait fondre pendant le soufflage. Plus récemment, pour des questions de recyclage, le papier synthétique (par exemple, Polyart® ou encore Synteape) ont progressivement remplacé le papier. D’autres matériaux ont été développés pour ce procédé tels que le film polypropylène (film OPP) qui fond directement dans l’emballage en éliminant la tendance au pelage. D'une façon générale, les supports pour les étiquettes IML doivent avoir de bonnes propriétés de stabilité dimensionnelle de crainte de causer des problèmes au niveau de l’alimentation des machines de moulage.

                Schéma du procédé d'étiquetage dans le moule (In-mould labelling)      
  Figure 2 - Schéma du procédé d'étiquetage dans le moule (In-mould labelling)
[Toyo-Seikan-Kaisha]
 
     

L'étiquetage dans le moule existe en Europe depuis plus de 30 ans. Les emballages ainsi étiquetés répondent aux besoins de l'industrie tant alimentaire que non alimentaire. Cette technique suscite un intérêt réel dans le secteur de l'étiquette et de l'emballage. En Europe, environ 80 % des emballages avec étiquettes IML sont fabriqués par injection dans le moule : c’est le cas des couvercles et barquettes de produits alimentaires (beurre, fromage, sauce, crème glacée,...) tandis que les 20% restants sont moulés par soufflage, notamment pour les produits chimiques ménagers et industriels, les produits d’hygiène personnelle, de soins capillaires et certains jus. Aux États-Unis, le moulage par soufflage domine le marché.

II - In-mould labelling : intégrer une étiquette pré-imprimée à l'emballage

Plan

II-1 - Étiqueter dans le moule

Dans un premier temps, l'étiquette est placée dans le moule vide et maintenue en place par une légère succion appliquée à travers le moule. Il se forme un joint de chaleur ou thermoscellage lorsque le plastique chaud entre en contact avec l’étiquette. Placée sur le côté de l’éjection du moule, elle est solidement fixée pour éviter tout dérapage causé par la fonte des flux au cours de la phase de remplissage. La solution de fixation peut être fondée sur l'application de vide en certains points ou sur l'utilisation d'un champ électrostatique. Cette dernière solution assure une fixation plus uniforme, sans les marques localisées au niveau des points obtenus sous vide.

Comme c'est le cas dans les moulures à paroi mince, l'outil de moulage (normalement avec un grand nombre de cavités) doit être parfaitement centré, avoir une haute performance des systèmes de guidage et inclure un système d'éjection pneumatique assistée. Cependant, le plus souvent, l'équipement de traitement le plus critique est le robot qui doit assurer le placement et l’enlèvement des étiquettes à très grande vitesse. Le robot d'exploitation horizontale est la solution la plus commune, en raison de la stabilité mécanique et de la distribution efficace des étiquettes [Vidéo 1].

                       
  Vidéo 1 - In mould labelling production process - Procédé d'étiquetage dans le moule
[YouTube]
 
     

II-2 - Imprimer l'étiquette IML

Les procédés suivants,  présentés par ordre de fréquence d'utilisation, permettent d'imprimer des étiquettes IML :

L’offset feuilles est particulièrement apprécié car il permet de combiner facilement différents motifs sur une même feuille et d’obtenir des images photoréalistes grâce à une excellente restitution des détails rendue possible par sa fine trame. Grâce à la standardisation de ce procédé d’impression, les réimpressions ne se distinguent pas du produit initial. Compte tenu du moindre coût des supports en bobine, il est intéressant d’envisager également l’équipement avec une coupeuse débitant en feuilles le film en bobine avant le margeur.

L’héliogravure est généralement utilisée pour les très gros tirages comme l’impression d’étiquettes pour barquettes de beurre, tandis que l’offset rotatif est souvent retenu pour les tirages moyens.

En fonction du procédé d’impression, la découpe est effectuée en ligne (offset feuilles et hélio) ou hors ligne. En général, des encres UV ou EB sont utilisées afin de protéger l’étiquette. Le procédé de découpe requiert également un contrôle particulier, surtout quand les étiquettes sont empilées puis convoyées dans des tunnels.

II-2-1 - Offset

        Schéma du procédé offset  
  Figure 3 - Schéma du procédé offset
[M. Fenoll]
 

Dans sa thèse "Optimisation des paramètres d’impression pour l’électronique imprimée sur supports souples" (2007), Mathieu Fenoll souligne les atouts du procédé : "Le succès de l’offset est dû entre autres à sa souplesse et à sa capacité à s’adapter à une large variété de produits. L’offset permet de couvrir une gamme de tirages importants. En effet, ce procédé est rentable pour des tirages allant de quelques milliers à quelques centaines de milliers d’exemplaires d’impression. Au-delà l’héliogravure lui sera préférée. De plus, l’offset fournit des impressions de qualité, à un coût relativement faible. Parmi les produits, nous pouvons noter des publications en tous genres (presse quotidienne et périodique, publicité, livres, catalogues, brochures…), des emballages (cartons, étiquettes,...). Les supports imprimés sont très divers : papiers, cartons, polymères, métaux".

L'auteur distingue l'offset des autres techniques d'impression : "Le procédé offset se différencie des autres procédés classiques d’impression principalement par le mode de formation de l’image sur la forme imprimante appelée "plaque". Pour la flexographie, la forme imprimante possède des différences de relief (zones en relief encrées), pour l’héliogravure ce sont des alvéoles en creux qui se remplissent d’encre, en offset la forme imprimante est quasiment plane. La discrimination entre les zones imprimantes qui doivent recevoir l’encre et les zones non imprimantes/sans encre, est uniquement basée sur des considérations physicochimiques".

Enfin, il explique en quoi consiste une impression offset : "Dans le procédé offset conventionnel, deux fluides interviennent : l’encre (grasse et visqueuse) et la solution de mouillage (80 à 90% d’eau et des additifs). Cette dernière s’étale sur les zones non imprimantes hydrophiles empêchant ainsi l’encre de se déposer. Les zones imprimantes, non recouvertes de solution de mouillage, sont oléophiles pour recevoir l’encre. Une seconde particularité du procédé offset réside dans le double transfert de l’image qui est reportée sur une surface caoutchoutique, le blanchet, avant d’être imprimée sur le support d’impression. Cette étape intermédiaire qui fait intervenir un matériau compressible hydrophobe, évite le transfert d’eau sur le support (dans le cas de l’offset conventionnel), minimise l’usure de la plaque d’impression et permet un meilleur contrôle du transfert d’encre" [ Figure 3].

II-2-2 - Héliogravure

C'est le procédé idéal pour les tirages associant qualité et quantité.

Nous reprenons ici l'explication du procédé faite par par M. Fenoll : "L’héliogravure est une technique d’impression dite en creux ; la forme imprimante est constituée d’un cylindre métallique (cuivre recouvert de chrome) gravé de petites alvéoles qui forment le motif à reproduire. Le cylindre gravé barbote dans un encrier, puis une racle permet d’enlever le surplus d’encre en ne laissant que le volume nécessaire au remplissage des alvéoles. Enfin l’encre est transférée du cylindre gravé au support grâce à un cylindre de contre pression. Le cylindre gravé est composé de trois parties métalliques. Une structure en acier généralement tubulaire est recouverte d’une fine couche de nickel permettant son cuivrage. Une couche de cuivre est ensuite déposée par procédé électrochimique : électrolyse par anode soluble où le cylindre sert de cathode. Le cylindre possède alors son diamètre final. Finalement une fine couche de chrome donne au cylindre gravé sa dureté et sa longévité. La gravure des alvéoles peut s’effectuer soit par gravure électromécanique soit par laser." [Figure 4]

                Impression en héliogravure      
  Figure 4 - Impression en héliogravure
[Larousse]
 
     

II-2-3 - Flexographie

La flexographie est le procédé d’impression le plus courant. Ses atouts sont la forte intensité des couleurs et la qualité d'impression des aplats. L’optimisation du prépresse permet d’obtenir une qualité relativement correcte. La flexographie est devenue une alternative sérieuse à l’offset grâce aux divers progrès techniques des presses : disparition des systèmes d'engrenage avec la technologie de l'entraînement direct, gravure laser des rouleaux anilox, chambres à racles, clichés minces photopolymères sur cylindres ou manchons, gravure numérique des clichés et disponibilité de différents types d'encres (à l'eau, à solvant ou UV). Ces avancées ont permis de varier les supports, du film imperméable et mince au carton, d’augmenter la qualité du rendu avec un meilleur repérage, un faible élargissement du point de trame et plus de précision.

Le groupe d’impression flexographique est constitué des éléments suivants [Figure 5] :

                Groupe d'impression flexographique      
  Figure 5 - Groupe d'impression flexographique
[Cerig]
 
     

La qualité du motif final est largement influencée par le transfert de l’encre entre les différents constituants du groupe d’impression. La forme et le volume des cellules gravées sur le rouleau anilox, le mécanisme de racle utilisé ainsi que la pression exercée entre les cylindres régissent la quantité d’encre transférée au support. Il faut également vérifier la compatibilité de ces configurations avec les paramètres de production, le support à imprimer, les performances de la presse et le type d’encre utilisée (à base de solvant ou d’eau) en l’occurrence.

Le choix du support lors de la mise au point du procédé d’impression ne doit pas être négligé. Il doit être souple et présenter une bonne stabilité dimensionnelle. Il doit également pouvoir résister le cas échéant à des pressions importantes. Il convient de tenir compte aussi de l’état de sa surface. Le support est plus ou moins poreux, permettant ainsi à l’encre de pénétrer partiellement dans le matériau et par là même de s’accrocher.
De plus, le véhicule de l’encre, qui pénètre dans le support, permet un séchage en surface des pigments. Dans le cas des supports complètement fermés, typiquement les supports plastiques, une bonne mouillabilité aux encres d’impression est nécessaire : elle est obtenue lorsque la tension superficielle du liquide est inférieure à l’énergie de surface du solide.

La flexographie est le procédé qui bénéficie le plus d’innovations. Les anilox sont passés de l’acier au matériau céramique, beaucoup plus résistant et moins sensible aux dommages de la racle. La gravure a évolué du laser CO2 au laser Nd-YAG (cristal : grenat d’aluminium d’yttrium dopé avec du néodime), appelé également laser semi-conducteur, qui utilise l’énergie lumineuse proche du spectre infrarouge ayant des longueurs d’ondes plus courtes permettant une concentration plus précise de l’énergie laser lors de la gravure. On parle également de l' Anilox Reverse Technology (ART) : deux passages au laser sont nécessaires pour réussir cette gravure : un premier passage à 45° puis un deuxième passage perpendiculaire au premier. On obtient grâce à ceci des volumes très importants.

En ce qui concerne le cliché, le Cyrel® Digital Imager permet l’insolation directe des plaques photopolymères. De même, nyloflex® permet de graver les plaques polymères directement sur le cylindre. Ce nouveau procédé améliore les manchons, en réduit le coût et en accélère la production. La plaque polymère est montée sur un manchon, refermée autour du cylindre très rapidement, puis gravée par un système à laser CO2 d’une longueur d’onde de 10 000 nm.

La flexographie présente tout de même des défauts pour l'impression d'étiquettes IML. Les laizes des machines restent faibles dans les entreprises spécialisées dans l’étiquette, le standard étant 50 cm de laize. L'étiquette IML quant à elle nécessite une largeur de feuille d’environ 1 m. C'est pourquoi les imprimeries, désireuses de se mettre à l'impression d'étiquettes IML, doivent investir dans des machines plus grandes. En outre, les imprimeurs doivent se faire la main sur les supports dédiés à l'étiquette IML – polypropylène (PP), polyéthylène (PE) ou polystyrène (PS) – avec des épaisseurs particulières. En raison de ces contraintes, certains imprimeurs demeurent frileux pour investir sur ce marché même si la tendance est au développement de ce substrat.

II-3 - L'étiquetage dans le moule, entre avantages et inconvénients

L'étiquetage dans le moule présente plusieurs avantages. Le principal est d’obtenir un mono-matériau. Une fois dans la masse, l’étiquette imprimée ne craint plus les agressions extérieures et sa qualité est préservée. De plus, intégrer l’étiquetage directement dans la formation de l'emballage permet d’éviter les allers-retours entre l'imprimeur, le transformateur / plasturgiste. Autre atout : l’étiquette étant imprimée préalablement au moulage, il n’y a pas de dépense de collage ou de manutention.

Par ailleurs, la réglementation sur l'étiquetage nutritionnel tend à obliger les transformateurs à afficher la valeur nutritive des produits alimentaires sur leurs emballages. Or, les techniques d'impression traditionnelles ne peuvent pas imprimer des caractères au-delà de 7 à 8 points, ce qui n'est pas le cas de l'impression d'étiquettes IML pouvant aller jusqu'à des caractères de 3 à 4 points, avec une qualité impeccable.

L’application de l’étiquette lors du moulage élimine les diverses étapes de pose ainsi que les traitements corona ou à la flamme classiquement dédiés à l’amélioration de l’adhésion.

Une caractéristique essentielle du procédé d'étiquetage dans le moule est la durabilité du produit final. Ce qui le rend particulièrement intéressant pour les produits pédagogiques, les codes universels des produits (UPC), les logos ou la décoration.

En outre, ce procédé a une dimension écologique dans la mesure où l’emballage produit est sans colle et mono-matériau, donc plus apte au recyclage. Ce dernier est optimisé quand le matériau de l'étiquette est le même que celui de l'emballage. Or, les étiquettes IML présentes actuellement sur le marché sont généralement en plastique, ce qui facilite le recyclage des emballages plastiques dans leur intégralité. Néanmoins, le recyclage direct après utilisation de ces produits pourrait rencontrer des difficultés liées à la quantité élevée de vapeurs dégagées suite à la peinture de l'étiquette.

Enfin, d'autres avantages peuvent être mis en avant :

L'étiquetage dans le moule souffre également de quelques inconvénients. L'un des aspects importants du procédé IML est la façon de fixer l’étiquette dans le moule : le coût élevé de l'outillage et de la maintenance nécessaires à cette opération doit être souligné comme un point noir du procédé. Cette étape a longtemps été effectuée à l'aide de ventouses requérant, entre autres, que l’étiquette soit assez substantielle pour ne pas être avalée, ou alors que le robot soit bien positionné pour prendre l’étiquette sans se tromper de cible. Une courte étape de nettoyage des ports et passages s’ensuit, conduisant à une perte de temps considérable.

Les points faibles du procédé sont les suivants :

Pour remédier à ces problèmes, l’électrostatique offre une alternative fiable et rentable à la technique de mise en position de l’étiquette sous vide. Alors que l’étiquette est tenue par des ventouses, les applicateurs de charge sont situés directement à l’arrière de l’étiquette. Lorsque le robot dépose l’étiquette, l’approvisionnement en énergie est activé pour une période d’environ 0,5 à 2 s. Cela impose une charge statique à l’étiquette qui adhère instantanément à la masse.

                Procédé d'étiquetage dans le moule (IML) avec l'électrostatique      
  Figure 6 - Procédé d'étiquetage dans le moule (IML) avec l'électrostatique  
     

Au niveau du film, pour atteindre une très bonne compatibilité, il faut avoir le même matériau pour l’emballage et l’étiquette. Actuellement, tous les polymères utilisés sont issus de la pétrochimie. La substitution de polymères biodégradables à ces matériaux apparaît comme une perspective d’avenir intéressante.

 

III - Analyse économique et prospective de l'étiquetage dans le moule

Plan

III-1 - Analyse concurrentielle (diagramme de Porter)

                    
  Figure 7 - Analyse concurrentielle du marché de l'étiquetage dans le moule (in-mould labelling)
[Cliquer sur l'image pour l'agrandir]
 
     

III-1-1 - Fournisseurs

Fabricant d'encres

Pour imprimer des étiquettes IML, les professionnels utilisent en majorité des encres UV très prisées pour les raisons suivantes :

De nos jours, tous les procédés peuvent être équipés en encres et séchage UV. Ces encres UV sont composées de trois composants essentiels :

                Schéma de la polymérisation UV      
  Figure 8 - Schéma de la polymérisation UV  
     

Quelques fournisseurs : SunChemical, Flint Group, Siegwerk, Zeller+Gmelin, Hostmann-Steinberg, Huber,... (liste non exhaustive).

Fabricant de films

Le polymère sur lequel le motif est imprimé est le même que celui du récipient avec lequel il sera moulé. Il faut donc trouver un polymère disponible sous deux formes, film et contenant solide, ayant de bonnes propriétés de résistance et de surface.
Les grands chimistes de la plasturgie fournissent tous les types de polymères.

L’impression d'étiquettes IML se fait donc sur un nombre limité de supports choisis pour leurs propriétés :

Quelques fabricants : Avery Dennison, British Polythene Industries, Vibac Group, GWP Group, General Industries,... (liste non exhaustive).

Constructeur de machines

Le développement du procédé d'étiquetage dans le moule a nécessité de faire évoluer les machines des transformateurs. Les plasturgistes ont dû se munir de têtes multifonctions permettant simultanément d'enlever la forme moulée et de positionner l’étiquette dans le moule. En outre, les machines ont été équipées d'une assistance électrostatique. Aujourd'hui, les constructeurs de machines proposent des solutions spécialisées pour les transformateurs IML.

Quelques constructeurs : Stork Plastics Machinery, Wittmann, Meccanoplastica, SMC, Akei Plastic-Machine,... (liste non exhaustive).

Constructeur de presses

Les presses utilisées pour imprimer des étiquettes ont de petites laizes (de 200 mm à 1000 mm). Pour l'impression des étiquettes IML, les constructeurs n’ont guère modifié les presses car les procédés d’impression restent classiques. Les seules particularités sont l'adjonction de blocs UV aux blocs couleur et la possibilité d'installer des formes de découpe en ligne.

Quelques constructeurs : manroland, Cerutti Group, Heidelberg, Edelmann,... (liste non exhaustive).

III-1-2 - Clients

Divers acteurs interviennent au cours des différentes étapes de la fabrication d'un emballage. Ainsi, une fois imprimée, l'étiquette IML est envoyée chez le transformateur plasturgiste qui fabrique l'emballage.

Transformateur plasturgiste

Le transformateur incorpore l'étiquette IML à l'emballage durant la phase extrusion-injection puis il expédie la forme vide chez le conditionneur.

Quelques transformateurs : Haug, Gizeh,... (liste non exhaustive).

Conditionneur

Le conditionneur remplit l'emballage en fonction de la demande du client. Enfin, le produit fini est transmis à la centrale de distribution qui l'achemine vers le consommateur.

La plupart du temps, les conditionneurs sont intégrés à un groupe pour lequel ils travaillent en exclusivité.

Marque

L'organisme donneur d’ordre et chargé de la commercialisation des produits finis.

Consommateur

Toute personne achetant et consommant le produit emballé.

III-1-3 - Procédés concurrents

Dans le domaine de l’emballage, la concurrence est rude. Créativité et personnalisation étant des atouts majeurs, la R&D dans ce secteur fourmille souvent de nouveautés.

Manchon rétractable

Depuis une vingtaine d’années, le manchon rétractable a progressivement conquis le monde de l’emballage en raison de ses avantages :

            Le manchon rétractable remplace l'étiquette adhésive      
  Figure 9 - Le manchon rétractable
remplace l'étiquette adhésive
[St-Luc]
 

Il s’agit d’une housse (un cylindre pré-scellé) en plastique (PET, PVC, OPS, OPP ou PLA) qui est appliqué sur le volume à manchonner. Le passage dans un tunnel de rétraction (vapeur ou air chaud) ou un souffleur industriel permet de rétrécir le film qui épouse la forme du produit manchonné (ex. bouteille, ,...). Cette rétractation sous l’effet de la chaleur est, selon le producteur Packservices, longitudinale 2 à 4 % - transversale 40 à 70 %.

Le manchon peut être imprimé par tous les procédés d’impression traditionnels bien que l’offset et la flexographie soient majoritaires en tonnages produits. Le manchon rétractable peut avoir différents aspects optiques (mat, satiné, brillant) et l’épaisseur du film peut varier en fonction du polymère utilisé [Tableau 1]. La tendance est à la réduction de l’épaisseur du film – de 60 microns en moyenne à 40 microns – afin d'économiser les matières premières principalement dérivées du pétrole : une économie valorisable en termes de communication et d'image "environnementales".

 

Matériau Épaisseur moyenne (microns)
PET 50
PVC 40 - 120
PLA 60
OPP 100
OPS 40 - 70

Tableau 1 - Épaisseur des manchons rétractables en fonction du polymère
[Packservices]

Des innovations confèrent de nouvelles fonctionnalités au manchon : meilleure résistance aux chocs pour réduire la casse des bouteilles lors de l'embouteillage (Sleever), barrière anti-UV pour éviter la dégradation des jus de fruit par les ultraviolets (Sleever), adhésif incorporé au film et activé par la chaleur lors de la pose du manchon (Decorative Sleeve), effets de relief pour incorporer le braille aux emballages de médicaments (Sleever). D'ailleurs, en 2011, l’entreprise Reynders Etiquettes France près de Lille a annoncé l'augmentation de sa production de manchons en PLA et assuré pouvoir fournir des manchons avec des inscriptions en braille.

Le point faible du manchon rétractable est la forte consommation d'énergie nécessaire pour la rétractation du plastique même si les dernières avancées technologiques permettent de ne dépenser que 8,9 kWatts pour une ligne tournant à 200 contenants par minute. Par ailleurs, certains manchons ne sont pas produits en cylindres mais en films non scellés et, par conséquant, nécessitent de la colle en plus de l’énergie nécessaire à la thermorétractation.

Des chiffres publiés par L'Usine Nouvelle en 2007 estiment le marché mondial des manchons rétractables à près de 70 000 tonnes de films de manchonnage (dont 20 000 tonnes en Europe), en croissance de 12 à 15 % par an. 45 % des produits sont en PVC (contre 33 % au PET, 19 % à l'OPS et 4 % à l'OPP). À l'époque, le PLA n’était pas encore vraiment entré sur le marché.

Manchon étirable

        Manchon étirable  
  Figure 10 - Manchon étirable
[Process Alimentaire]
 

Étiré mécaniquement, le film cylindrique est posé sur le volume et se rétracte automatiquement grâce à sa "mémoire élastique". L'énergie thermique n'est donc plus nécessaire pour la rétractation. En outre, des produits sensibles à la chaleur peuvent être manchonnés. Le matériau utilisé est le polyéthylène (PE), moins cher que le PVC. Ce procédé ne nécessite pas de colle. L’absence de l'étape de thermorétractation permet d'augmenter la vitesse de production et de gagner de la place (pas de tunnel de rétractation).

Toutefois, le manchon étirable présente deux inconvénients : la couverture partielle du volume et le mauvais rendu de l’impression dû à l'utilisation de films de moindre qualité esthétique (brillance).

Étiquette auto-adhésive

Mise au point en 1935 par l'Américain Stanton Avery, l'étiquette auto-adhésive est aujourd'hui la technologie d’étiquetage qui domine le marché.

Elle est composée de trois éléments : le frontal (partie de l'étiquette qui est imprimée), l'adhésif (qui permet l'adhérence du frontal sur le produit à étiqueter) et le dorsal ou backing (matériau siliconé servant de support) [Figure 11]. Pour le frontal, le matériau utilisé peut être synthétique (PE, PP, polyester, PS ou PVC) ou papier. Le dorsal peut être en matériau synthétique (film polyester) ou en matériau papier (kraft ou glassine). L’épaisseur du substrat peut varier de 40 à 100 microns voire plus selon les applications. Le grammage peut être inférieur à 50 g/m².

                Composition d'une étiquette auto-adhesive      
  Figure 11 - Composition d'une étiquette auto-adhesive  
     

Durant la fabrication, trois modes de découpe à mi-chair (uniquement du frontal et de l’adhésif) sont possibles : à plat, rotative ou magnétique [Figure 12].

                Fabrication d'une étiquette auto-adhesive      
  Figure 12 - Fabrication d'une étiquette auto-adhesive  
     

Le développement de l’impression thermique a contribué à l'essor de l'étiquette auto-adhésive, notamment l'étiquette VIP (variable image printing) qui est couchée thermosensible.

Bien que plus chère que l'étiquette classique, l'étiquette auto-adhésive séduit par sa simplicité et la netteté de son application qui peut être manuelle ou automatique (systèmes d’application pouvant atteindre 60 000 emballages par heure).

L’industrie agro-alimentaire et le secteur de la cosmétique sont les grands consommateurs de l’étiquette auto-adhésive.

Étiquette papier conventionnelle

L’usage de la colle humide a été l'une des premières méthodes de fabrication des étiquettes en papier pour les bouteilles en verre ou les cannettes. Aujourd’hui encore, malgré la forte croissance des autres technologies d’étiquetage notamment auto-adhésive, l'étiquette conventionnelle reste présente sur le marché des étiquettes en papier.

L'étiquette traditionnelles est imprimée sur du papier plat, métallisé ou  sur des composites, le plus souvent par offset feuilles ou par héliogravure. Elle est souvent vernie, couchée ou laquée afin de protéger sa surface durant les différentes opérations unitaires de la production. Le choix du substrat détermine les performances et propriétés mécaniques requises pour l’étiquette finale. Le procédé consiste à appliquer de la colle humide ou hot-melt à l’étiquette qui est fixée sur le produit à étiqueter. Le choix, la vitesse d’application et de séchage de la colle varient selon les applications auxquelles est destinée l’étiquette.

Étiquette à colle thermofusible (hot melt)

L'étiquette hot melt est une étiquette simple collée au support grâce à de la colle thermofusible. La particularité de cette colle est d’avoir une température de transition vitreuse supérieure à la température ambiante (>80°C). Souvent à base de cire, elle n'est pas très chère car peu technique et peut être manipulée facilement sous sa forme solide et n’être fondue qu’au moment de l’application. L'étiquette hot melt est sans grande valeur ajoutée car il s’agit juste d'un film plastique imprimé qui est ensuite collé. L’étiquette peut être imprimée par tous les procédés d'impression. L'étiquette hot melt est souvent en polyéthylène ou en polypropylène car elle est appliquée sur des produits frais ou encore des bouteilles d’eau dont les conditions de stockage et d’utilisation sont néfastes pour le papier.

Flow pack

Ce n’est pas une étiquette à proprement parler. En effet, il s’agit d’un emballage souple (PE ou PP) imprimé, en contact direct avec le produit (emballage primaire). Le film plastique est souvent transparent mais il peut être opaque à la demande du client. Ce support est imprimé par tous les procédés d'impression puis conditionné on ou off line. L’impression est de qualité variable. L’étape la plus importante dans la fabrication du flow pack est le thermoscellage : en un seul passage machine, l'emballage doit devenir parfaitement étanche.

                Flow pack      
  Figure 13 - Flow pack
[CPT]
 
     

III-1-4 - Entrants possibles

La principale innovation pouvant être apportée au procédé IML est l'utilisation de bioplastiques. L'étude "Compétitivité de la plasturgie française dans l'Union européenne" publiée en 2003 souligne que "les matériaux organiques présentent des propriétés spécifiques qui devraient leur permettre de nouvelles avancées scientifiques et technologiques qui constitueront, au profit de la plasturgie, un facteur incontestable de développement". Elle précise notamment que "les polymères biodégradables, déjà utilisés en agriculture, pourraient être promis à un très fort développement dans le secteur de l’emballage". Depuis quelques années effectivement, les acteurs de la plasturgie tentent de trouver des alternatives aux matériaux dérivés du pétrole.

Acide polylactique (PLA)

L'acide polylactique (PLA) résulte de la fermentation des sucres ou de l'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique [Figures 14 & 15].

                      Synthèse du PLA  
  Figure 14 - Acide polylactique (PLA)
[PackScope]
  Figure 15 - Synthèse du PLA
[Techniques de l'Ingénieur]
 
         

En juin 2011, les experts du cabinet d'études MarketsandMarkets estiment à 20,83 % le taux de croissance du marché du PLA d'ici 2016. Toutefois, ce biopolymère souffre encore d’un coût trop élevé (entre 2 et 5 euros le kilo).

Principaux producteurs : NatureWorks, Futerro, NaturePlast,... (liste non exhaustive).

Polyéthylène vert

En 2007, le pétrochimiste brésilien Braskem a développé un polyéthylène vert  fabriqué à partir d'éthanol issu de la canne à sucre. Le Brésil est le leader mondial dans la production de cannes à sucre, une plante à haut rendement en glucose. En septembre 2010, Braskem a inauguré son usine de Triunfo (dans l'état du Rio Grande do Sul) dédiée à la production de PE vert.

Danone a d'ores et déjà inclus ce polyéthylène végétal dans ses bouteilles de produits laitiers (Actimel) et d'eau (Volvic) [Figure 16], de même que Procter & Gamble dans ses flacons de shampoing (Pantene).

                Bouteille d'eau comprenant du PE vert      
  Figure 16 - Bouteille d'eau comprenant du PE vert
[Volvic]
 
     

Principal producteur : Braskem

Contexte législatif et réglementaire

La réglementation définit des critères d’aptitude au contact alimentaire. Pour les matériaux plastiques, l’industriel doit respecter la liste des composants autorisés et les limites de migration globale et spécifique appliquées aux monomères et additifs.

Dans le cas des encres utilisées au verso d'un film d’emballage transparent : quand l'impression est protégée par un enduit protecteur (aplat), ce dernier seul doit satisfaire les conditions concernant les emballages alimentaires. Il doit effectivement protéger la denrée et ne pas s’écailler.

Les pigments et colorants doivent présenter un degré de pureté élevé. Notamment, leur teneur en éléments minéraux ne doit pas dépasser certaines limites, plus ou moins restrictives.

III-2 - Données économiques

Le marché des matières premières est indexé sur le prix du pétrole qui ne cesse de grimper [Figure 17].

                Évolution du prix du baril de pétrole 2007-2011      
  Figure 17 - Évolution du prix du baril de pétrole 2007-2011
[PrixDuBaril]
 
     

Le secteur de la plasturgie enregistre en janvier 2011 une hausse des prix des principales matières plastiques par rapport à la même période en 2010 [Tableau 2]. Cette augmentation touche tous les pays européens. Pourtant, en janvier 2011, il faut noter que cette flambée des prix n'empêche pas une hausse de la demande dans l’ensemble des secteurs, stimulant ainsi la croissance de la production notamment pour les emballages (12 %).

                     
  Tableau 2 - Hausse des prix des matières plastiques 2010-2011
[GraphiLine]
 
     

Dans ce contexte d'envol des prix du pétrole et de ses produits dérivés, les industriels de l’emballage s'efforcent de diminuer leurs coûts de production notamment en réduisant l’épaisseur des films d’emballage. En outre, ils s'intéressent de plus en plus aux plastiques issus des ressources végétales (bioplastiques), espérant y trouver des alternatives aux plastiques issus des ressources fossiles. Ces bioplastiques ne représentent encore qu'une infime partie du marché global des plastiques (moins de 1 %) et coûtent 20 à 30 % plus cher que les plastiques conventionnels. Néanmoins, l'association European Bioplastics (fabricants et utilisateurs de bioplastiques, de polymères biodégradables et de leurs produits dérivés) prédit une croissance (de 15 à 20 % par an) du marché européen des bioplastiques [Figures 18 & 19] sous l'influence de divers paramètres [Figure 20]. Les initiatives des industriels (fournisseurs de biopolymères, fabricants d'emballages) désireux de s'inscrire dans la tendance du développement durable se multiplient.

                Capacité de production de bioplastiques d'ici 2015        
  Figure 18 - Capacité de production de bioplastiques d'ici 2015
[European Bioplastics]
  Figure 19 - Capacité de production de biopolymères par type en 2010
[European Bioplastics]
 
         
                Facteurs de développement du marché des bioplastiques      
  Figure 20 - Facteurs de développement du marché des bioplastiques
[European Bioplastics]
 
     

C’est pourquoi il est possible que l’avenir des étiquettes IML se conjugue avec celui des biopolymères utilisables en plasturgie.

III-3 - Analyse stratégique (SWOT)

Étiquetage dans le moule (In-mould labelling)

Forces Faiblesses
  • Mono-matériau : recyclage aisé
  • Économie de temps
  • Économie de colle
  • Économie de matières premières
  • Durabilité : impression non dégradable
  • Réduction des stocks
  • Élimination d’opérations unitaires
  • Charges variables peu élevées
  • Support versatile compatible avec de nombreux procédés d’impression
  • Arrêts machine très coûteux
  • Maintenance onéreuse
  • Placement des imprimés par un procédé électrostatique
  • Charges fixes importantes : investissement fort en machine
  • Standardisation de l’emballage
Opportunités Menaces
  • Création d’un marché concurrentiel de construction de machines
  • Création d'une filière de recyclage adaptée
  • Législation
  • Prix des colles et autres additifs à l’emballage standard
  • Législation : nouvelles normes restrictives
  • Prix instables des matières premières
  • Investissement trop élevé : retour aux étiquettes standards
  • Pression collective pour la disparition des emballages plastiques
  • Marché jeune pas suffisant pour les entreprises
  • Procédé peu connu nécessitant de la communication

Tableau 3 - Analyse stratégique (SWOT) du marché de l'étiquetage dans le moule (IML)

Depuis les années 70, l’industrie de l’étiquette utilisée dans l’emballage a connu un véritable tournant : elle est passée de l’étiquette à colle humide à l'étiquette auto-adhésive. Cette dernière représente à présent environ 50% du marché de l’étiquette. Toutefois, de nouvelles technologies d'étiquetage existent, principalement pour les bouteilles et barquettes en plastique, et elles occupent plus de 15% du marché. Dans le domaine de l'étiquette, le papier cède de plus en plus cède de plus en plus la place au film plastique.

Plusieurs facteurs expliquent cette évolution :

Le coût élevé de l'équipement de moulage et des moules ainsi que la nécessité de les modifier pour insérer les étiquettes et les positionner avec précision dans le moule, expliquent le peu d'intérêt suscité par le procédé IML lorsqu'il est apparu (pas plus de 2 à 3% de parts de marché). Pour être rentable, il faut de longs tirages alors que la demande pour les courts tirages est de plus en plus importante.

Néanmoins, plusieurs facteurs plaident en faveur du développement futur de l'étiquetage dans le moule :

L'étiquette IML pourrait remplacer l'étiquette auto-adhésive. En effet, un nouveau procédé a été développé : l’étiquette placée dans le moule provient directement d’une bobine (auto-adhésive). Par exemple, dans le cas d'une production de pots de yaourt, la machine fabrique le pot, le remplit et scelle par cycle plus de 12 pots de yaourt.

Étiquetage dans le moule à base de polymères biosourcés

Forces Faiblesses
  • Recyclabilité
  • Coûts élevés par rapport aux polymères issus de la pétrochimie
  • Mauvaise machinabilité du matériau
Opportunités Menaces
  • Ouverture d’un marché des biomatériaux
  • Valorisation de l’image "verte" des biopolymères
  • Marché des biopolymères de petit tonnage (oligopole)
  • Analyse de cycle de vie

Tableau 4 - Analyse stratégique (SWOT) du marché de l'étiquetage
dans le moule (IML) avec des polymères biosourcés

Le marché des biopolymères se développe. Une augmentation de la demande et de nouvelles réglementations poussent les entreprises à se tourner vers les matériaux issus de ressources végétales. Quittant leur statut de niche, ces derniers pourrait voir leur production augmenter et, par conséquent, leur prix baisser. Actuellement, ces polymères "verts" sont plus chers que les polymères "noirs" équivalents. Dès lors que leurs coûts seront à peu près équivalents, la demande pourrait exploser.

Le PLA et le PE vert sont les plus demandés. Toutefois, les biopolymères de la famille des PHA (PHBV, PHB, ...) commencent également à percer sur le marché. Les marques faisant le pari des polymères verts l’affichent en grand renfort de publicité et basent leur marketing davantage sur l’emballage que sur le produit qu'il contient.

La gamme des biopolymères va des biodégradables aux biofragmentables en passant par les biocompostables et les bioassimilables. Cette diversité déroute parfois le consommateur mais, à défaut de recyclabilité, elle offre une fin de vie intéressante. Il est vrai que des filières de recyclage dédiées ne sont pas encore véritablement établies. Il faut noter cependant que la société Galactic offre, sous le label Loopla®, une solution complète pour un recyclage du PLA.

Autre point problématique : l'analyse du cycle de vie des biopolymères révèle que, dans bien des cas, soit ils sont neutres soit ils réclament plus d’énergie pour leur fabrication qu’ils n’en conservent. En effet, les nombreuses étapes de leur production (7 ou 8 pour le PLA) nécessitent beaucoup d'énergie. Cependant, une augmentation de la demande de ces biopolymères pourrait favoriser l'amélioration des techniques de production et ainsi réduire cette consommation énergétique.

Le frein qui pourrait bloquer la croissance des biopolymères dans le domaine de l’emballage serait leur incompatibilité avec les opérations de la plasturgie. Le PLA et le PE vert ont franchi cet obstacle mais d'autres biopolymères possèdent une température de transition vitreuse supérieure à leur température de dégradation ce qui les rend inutilisables en plasturgie.

Étiquetage dans le moule adapté aux emballages de formes complexes

Les emballages sont standardisés – il n’y a pas de grande différence dans les formats – afin que les conditionneurs puissent les remplir avec leurs machines. Toutefois, cela limite beaucoup la personnalisation des emballages. Les constructeurs de machines d’injection ne proposent pas de moules ou de technologies permettant des formes complexes. Il existe donc un marché potentiel pour les emballages de formes complexes compatibles avec l’étiquetage dans le moule.

Forces Faiblesses
  • Nouveau marchés possibles
  • Possibilité de personnalisation
  • Connaissance du secteur de la plasturgie
  • Réseaux de vente déjà en place
  • Difficultés de mise en place du procédé IML
  • Formes standards
Opportunités Menaces
  • Nouveaux marchés intéressés par le procédé IML
  • Besoin de motifs haute définition
  • Demande renforcée de personnalisation
  • Concurrence des manchons rétractables

Tableau 5 - Analyse stratégique (SWOT) du marché de l'étiquetage
dans le moule (IML) adapté aux emballages de formes complexes

Pour munir un emballage de forme complexe d’une étiquette IML, un problème technique demeure : pour positionner correctement l'étiquette dans le moule, elle doit être maintenue par un effet électrostatique. Or, c’est sur cet équipement que les difficultés se font sentir. Les professionnels n’ont toujours pas réussi à obtenir des formes vraiment complexes pour les besoins des secteurs de la cosmétique ou de la parfumerie par exemple.

Le manque de personnalisation dû à la présence d’un moule fixe est aussi un frein au développement de l'étiquetage dans le moule. D'autant plus qu’un procédé concurrent s’adapte quant à lui parfaitement à toutes les formes : le manchon rétractable. Bien que la thermorétractation soit énergivore, le manchon présente l’avantage de ne pas être aussi lié à son support que l'étiquette IML : il peut ainsi s'adapter à diverses formes sans coûts excessifs. Toutefois, en fonction du plasturgiste, le procédé IML dispose de nombreuses formes possibles, de quoi personnaliser un minimum l’emballage.

La possibilité d’une impression haute définition grâce à l'offset ou à l'héliogravure séduit les professionnels de l’emballage de luxe et ceux d'autres domaines tels que la fabrication d'objets de décoration.

III-4 - Trois scénarios

III-4-1 - Scénario optimiste - 2021 : après l’emballage, le procédé in-mould labelling part à la conquête des objets domestiques personnalisés (30%)

En 2013, le PLA et le PE vert sont vendus quasiment au même prix que les polymères issus du pétrole. Le prix de ces derniers ne cessant de flamber, de nombreux professionnels de l’emballage choisissent d’investir dans les matériaux issus des ressources végétales. Cela permet ainsi aux fabricants d’augmenter les tonnages et de produire des biopolymères de troisième génération à base des matériaux ligno-cellulosiques.

En 2012, un constructeur de machines propose des moules à double coques qui permettent, en ne changeant qu’une partie du moule, d’obtenir des formes différentes.
En 2013, il intègre à ses moules "double-wall" un système électrostatique permettant de maintenir les étiquettes IML en place . La demande de produits de décoration avec un imprimé IML de haute qualité, offset ou héliogravure, triple en un an après l’entrée d’un grand professionnel de l’ameublement dans les clients de l’in-mould labelling.

Les techniques de soufflage, d’extrusion et même de rotomoulage se sont adaptées à la demande concernant le procédé IML.

Suite à l’instauration d’une taxe sur les matériaux difficilement recyclables et à des allègements de charges pour la fabrication de mono-matériaux en biopolymères, les professionnels se lancent dans la production d'emballages étiquetés dans le moule biodégradables, avec des encres bioassimilables.

Le marché du bioplastique a atteint sa maturité. Les emballages sont, en grande majorité, en biopolymères. Cet essor est en partie dû aux renforcements des législations écologiques. L'in-mould labelling est devenu prépondérant dans le secteur de l’emballage plastique grâce aux progrès techniques concernant l’adaptabilité du procédé (formes complexes, objets domestiques, etc.).

III-4-2 - Scénario tendanciel - 2021 : année de la décoration intérieure pour l'in-mould labelling (55%)

En 2013, le PLA et le PE vert sont vendus un peu plus cher que les polymères issus du pétrole. Le prix de ces derniers ne cessant de flamber, de nombreux professionnels de l’emballage choisissent d’investir dans les matériaux issus des ressources végétales. Cela permet ainsi aux fabricants d’augmenter les tonnages et de baisser les coûts de production.

À partir de 2012, les décorateurs s’intéressent à l'étiquetage dans le moule afin de créer des objets de formes complexes ayant des impressions de haute qualité.

                Boîte avec in-mould labelling       Chaises avec in-mould labelling  
  Figure 21 - Boîte avec
in-mould labelling
[Curver]
  Figure 22 - Chaises avec
in-mould labelling
[Printing Equipment for Africa]
 
         

Les progrès réalisés en matière de placement électrostatique ne permettent pas un bon positionnement de l'étiquette imprimée dans le moule. Les objets ne sont pas homogènes et les impressions sont modifiées lors de la fabrication.

Le procédé d'étiquetage dans le moule garde une croissance constante d’environ 5% dans le domaine de l’emballage. De plus, de nouveaux horizons s'ouvrent grâce à des applications dans le domaine de la décoration intérieure. Les bioplastiques se sont démocratisés mais demeurent légèrement plus chers que les plastiques conventionnels. Les produits en biopolymères adaptés au procédé IML se sont développés auprès des professionnels de l’emballage mais les formes complexes restent inaccessibles pour des raisons techniques. Un nouveau marché s’est ouvert à l'étiquetage dans le moule : la décoration des produits d’usage commun avec une impression de haute qualité.

III-4-3 - Scénario pessimiste - 2021 : l'in-mould labelling repose en paix après son duel avec le manchon rétractable (15%)

Les manchons rétractables gagnent toujours en parts de marché (62 % contre 15 % pour le procédé IML). De plus, avec l’apparition des "SupraFlex", films très flexibles, les manchons peuvent dorénavant épouser différentes morphologies d’emballage et séduire plus de marchés (ex. cosmétique) grâce à des décors riches et variés (effets mat ou brillant, de marquage, rayures, bulles,...).

Les biopolymères en sont toujours au stade de la recherche et se prêtent difficilement à l’industrialisation. Leur passage en production est freiné par leur mauvaise machinabilité.

La faiblesse majeure de l'étiquetage dans le moule est son impuissance vis-à-vis des emballages en verre ou en métal, le procédé étant exclusivement destiné aux plastiques. En outre, cette incapacité est combinée à des coûts de maintenance de plus en plus élevés.

III-4-4 - Analyse des risques

IV - Conclusion

Plan

Le marché des étiquettes ne se cantonne plus à la production et la diffusion d'étiquettes seules mais il s’élargit vers les étiquettes intimement liées aux emballages avec les techniques telles que le flow pack, le manchon rétractable ou étirable, ou encore l'étiquetage dans le moule (in-mould labelling). Ce procédé IML, relativement jeune, n’a pas encore livré tout son potentiel. Néanmoins, grâce à de nombreuses innovations, l'étiquette IML devient de plus en plus compétitive dans divers domaines.

V - Bibliographie - Webographie

Plan

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Serveur TEL
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