1. Transformation des matières premières : transformer les déchets en pâte à papier
Les emballages en pâte moulée sont fabriqués à partir de nombreux éléments différents, comme la bagasse de canne à sucre, la paille de blé, le bambou, les journaux mis au rebut et les restes de boîtes en carton. La bagasse de canne à sucre est un bon exemple de matériau adapté à la fabrication d'emballages haut de gamme-car elle possède une longueur de fibre raisonnable et une résistance élevée. Pour traiter les matières premières, vous devez procéder comme suit :
Tri et concassage : Les matières premières sont placées dans un pulpeur hydraulique après avoir été criblées manuellement ou mécaniquement et nettoyées des contaminants comme les plastiques et les métaux. Cette machine utilise de l'eau en mouvement rapide-et la force d'une turbine pour décomposer le carton en une pâte mélangée fibreuse en 5 à 8 minutes. Lorsque l'on travaille par exemple avec un carton de pâte sèche de 60 kg, il est important de maintenir la période de trempage entre 5 et 10 minutes afin que les fibres soient complètement séparées.
Criblage et nettoyage : Un tamis est utilisé pour filtrer le lisier broyé afin de le débarrasser du sable et des autres gros morceaux qui n'ont pas été broyés. Certaines procédures utiliseront un équipement de purification centrifuge pour extraire les polluants de densité plus élevée et rendre la boue plus propre.
Combinaison et mélange : des additifs-de qualité alimentaire sont ajoutés à la bouillie en fonction de l'efficacité du produit, notamment en termes d'étanchéité, de résistance à l'huile et de-ignifugation. Par exemple, les additifs imperméabilisants peuvent rendre les emballages plus stables dans des conditions humides, et les agents oléofuges sont adaptés aux situations de contact alimentaire. Pour obtenir le meilleur effet de moulage, la concentration de la boue doit être comprise entre 0,5 % et 2 % après mélange et la valeur du pH doit être comprise entre 4,5 et 5,0.
2. Le processus de formage consiste à déposer des fibres en trois dimensions et à façonner leur structure.
L'étape la plus importante dans la fabrication d'un emballage en pâte à papier est le formage, c'est-à-dire lorsque les fibres sont placées sur la surface du moule par adsorption physique ou pression mécanique pour donner la forme requise. Le formage sous vide, le formage à l'air comprimé et le formage par jointoiement sont tous des moyens courants pour y parvenir.
Pour former sous vide, placez un moule en treillis métallique poreux dans une bouillie et utilisez une pompe à vide pour aspirer l'air de la cavité du moule. Cela répartira également les fibres de la pâte sur la surface du moule en maille. Amener le moule à la station de séchage lorsque la couche de fibres atteint 2 à 3 mm d'épaisseur. Cette approche fonctionne bien pour les éléments-à parois fines et de haute-précision comme les doublures de téléphone et les étuis pour écouteurs.
Comment fabriquer des objets avec de l'air comprimé : Il utilise l'air comprimé comme source d'énergie pour accélérer le dépôt et le séchage des fibres sur la surface du moule, ce qui est différent du formage sous vide. Cette méthode est plus efficace pour fabriquer des objets, mais pour éviter une répartition inégale des fibres, vous devez faire très attention à la pression de l'air et au débit de la boue.
Comment mouler avec du coulis : Pour les articles aux formes complexes ou aux lots standardisés (comme la vaisselle), une pompe quantitative envoie la pâte dans la cavité scellée du moule, et les fibres sont mises en place par la pression et la gravité du moule. Cette méthode permet de réduire les déchets de lisier, mais le moule est plutôt coûteux.
3. Façonnage et séchage : transformer une billette humide en une structure solide
La billette humide créée contient beaucoup d'humidité, jusqu'à 70 à 80 %. Pour éliminer l’humidité et permettre aux fibres de mieux adhérer, il faut les sécher et les presser à chaud. Il existe deux types de séchage : le séchage en moule et le séchage hors moule.
Lors de l'utilisation de la méthode de pressage humide, la billette humide est placée directement dans le moule de pressage à chaud, où elle est séchée et façonnée en même temps à une température de 180 à 220 degrés et une pression de 0,4 à 0,6 MPa. Cette technologie est couramment utilisée pour emballer des produits électroniques haut de gamme car elle présente un cycle de production rapide (environ 30 à 50 secondes par pièce), une surface plane et une grande précision dimensionnelle. Par exemple, la série Lenovo ThinkPad X1 est dotée d'une doublure moulée en pâte à papier qui utilise la méthode de pressage humide, ce qui la rend 30 % plus résistante que la méthode de pressage à sec.
Séchage externe (méthode de pressage à sec) : Les flans humides sont séchés jusqu'à une teneur en humidité de 15 à 20 % à l'aide d'une étuve ou de l'énergie solaire. Ensuite, ils sont façonnés par pressage à chaud. Cette approche ne nécessite pas beaucoup d'équipement, mais le taux de rétrécissement du produit est plutôt important (jusqu'à 5 % à 10 %), elle est donc préférable pour les articles bas de gamme-comme les plateaux à œufs et les plateaux à fruits.
4. Après le traitement : derniers ajustements pour améliorer la précision et la convivialité
Pour garantir que le produit répond aux normes de qualité, il doit passer par des étapes telles que la découpe, l'inspection, la désinfection et l'emballage une fois séché et façonné.
Découpe et façonnage des bords : utilisation de lasers ou de machines pour éliminer les bavures des articles et de moules de pressage à chaud pour corriger la distorsion. Par exemple, la précision de coupe des emballages de casques haut de gamme doit être maintenue entre ± 0,1 mm pour minimiser les espaces dans l'assemblage.
Traitement de surface : impression, stratification ou teinture selon les besoins. L'impression à l'encre-à base d'eau peut produire de beaux motifs dans de nombreuses couleurs, et le revêtement en film PLA peut rendre l'emballage plus résistant à l'humidité. Certains produits utilisent également l'impression par transfert pour imprimer des logos complexes sur des surfaces qui ne sont pas planes.
Contrôle qualité : des machines sont utilisées pour vérifier la taille, la résistance et la propreté des produits. Par exemple, vous pouvez utiliser une machine d'essai de compression pour voir si l'emballage peut supporter une chute de 1,5 mètre ou une chromatographie en phase gazeuse pour détecter des résidus de matières dangereuses.
5. Innovation de processus : l’élément principal qui rend les industries meilleures
Grâce aux nouvelles technologies, le processus de fabrication des emballages en pâte moulée devient plus intelligent et plus efficace :
Système de circulation en boucle fermée : Certaines entreprises utilisent la technologie de circulation de l’eau et de récupération de la pâte pour nettoyer les eaux usées de production et les réutilisent pour fabriquer de la pâte. Cela permet de réduire la consommation d'eau de plus de 30 %.
Conception numérique de moules : utilisation de la technologie CAD/CAM pour améliorer la structure des moules afin de réduire le nombre d'essais nécessaires. Par exemple, il ne faut désormais que 18 jours pour fabriquer des moules d’emballage pour le Huawei Mate 60 Pro au lieu de 45 jours.
L’ajout de nanocellulose à l’emballage peut le rendre 40 % plus résistant et utiliser moins de matières premières. Grâce à cette technologie, l'emballage en fibre de bambou de Sony lors de la présentation du CES 2025 peut résister à une pression de 120 kPa.
