La plieuse-colleuse flexo automatique peut-elle gérer différents types de matériaux d’emballage ?

2025-09-29 08:12:08

Les plieuses-colleuses flexo automatiques (AFFG) sont des bêtes de somme polyvalentes dans l'industrie de l'emballage, conçues pour rationaliser la production de cartons en intégrant l'impression, le pliage et le collage dans un seul processus automatisé. Une question courante parmi les fabricants d'emballages est de savoir si ces machines peuvent gérer la large gamme de matériaux d'emballage utilisés aujourd'hui, depuis les cartons fins jusqu'au carton ondulé épais, en passant par les substrats spéciaux tels que les matériaux couchés ou recyclés. La réponse courte est oui, mais la compatibilité des matériaux dépend d'une adaptation minutieuse des capacités AFFG aux propriétés du substrat, ainsi que d'ajustements ciblés des composants et des processus de la machine. Cet article explore les types de matériaux d'emballage que les AFFG peuvent traiter, les facteurs clés influençant la compatibilité et les meilleures pratiques pour optimiser les performances sur divers substrats.

1. Types de matériaux d'emballage compatibles avec les AFFG

Les AFFG sont conçus pour s'adapter à un large éventail de substrats d'emballage, chacun ayant des propriétés physiques et chimiques uniques qui dictent les exigences de traitement. Comprendre les caractéristiques de chaque type de matériau est la première étape pour garantir le succès du fonctionnement de l'AFFG.

1.1 Le carton : le substrat de base des emballages de consommation

Le carton est le matériau le plus couramment traité par les AFFG, utilisé dans tout, des cartons d'aliments et de boissons aux emballages de cosmétiques et d'appareils électroniques. Il est classé par épaisseur, revêtement et composition de fibres, trois types principaux dominant le marché :

Carton au sulfate blanchi solide (SBS) : Un carton blanc brillant de qualité supérieure fabriqué à partir de pâte de bois blanchie. Il présente une surface lisse idéale pour l'impression flexographique haute résolution (par exemple, des emballages alimentaires en couleur) et une plage d'épaisseur de 0,2 à 0,5 mm. La carte SBS est légère et facile à plier, ce qui la rend compatible avec la plupart des AFFG standard. Cependant, sa faible résistance à l’humidité nécessite un contrôle minutieux du type de colle (la colle à base d’eau peut provoquer une déformation) et de l’humidité ambiante (humidité relative optimale de 40 à 60 %).

Carton kraft couché non blanchi (CUK) : Un carton brun durable avec une surface couchée (généralement à base d'argile) pour une meilleure imprimabilité. Il a une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,6 mm et est couramment utilisé pour les boîtes de céréales, les emballages pharmaceutiques et les cartons de vente au détail. La résistance à la traction plus élevée du panneau CUK (6 à 8 kN/m) lui permet de résister à des vitesses AFFG plus rapides (150 à 200 m/min) par rapport au panneau SBS, mais ses fibres non blanchies peuvent provoquer une accumulation accrue de poussière dans le système de transport de la bande, nécessitant un nettoyage fréquent.

Panneau recyclé non couché (URB) : une option rentable composée de 70 à 100 % de fibres recyclées, avec une plage d'épaisseur de 0,4 à 0,7 mm. Il est utilisé pour les emballages sans marque (par exemple, les inserts d'expédition, les cartons de stockage) et est compatible avec les AFFG, bien que sa surface rugueuse puisse nécessiter des ajustements de la pression d'impression (augmentée de 10 à 15 %) pour garantir l'adhérence de l'encre. La densité variable des fibres de l’URB peut également conduire à un pliage incohérent, nécessitant un étalonnage plus fréquent des plaques pliantes.

1.2 Carton ondulé : pour les emballages à usage intensif et d'expédition

Le carton ondulé, composé d'une couche intérieure cannelée (par exemple, cannelure A, cannelure B, cannelure C) prise en sandwich entre deux doublures plates, est un élément de base pour les cartons d'expédition, les emballages de commerce électronique et les conteneurs industriels. Les AFFG peuvent traiter du carton ondulé, mais la compatibilité dépend de la taille des cannelures et de l'épaisseur du panneau :

Carton ondulé à simple paroi (SWC) : le type le plus courant, avec une épaisseur totale de 1,5 à 5,0 mm (selon la taille de la flûte : flûte A = 4,5 à 5,0 mm, flûte B = 2,5 à 3,0 mm, flûte C = 3,5 à 4,0 mm). SWC est compatible avec les AFFG à vitesse moyenne à élevée (120-180 m/min) équipés de systèmes de transport de bande robustes (convoyeurs renforcés, moteurs à couple plus élevé) pour supporter son poids (150-300 g/m²). Les ajustements clés incluent l'augmentation de la pression du rouleau pinceur (20 à 30 % plus élevée que pour le carton) pour empêcher le glissement de la bande et l'utilisation de colle thermofusible (au lieu de colle à base d'eau) pour un collage plus rapide.

Carton ondulé à double paroi (DWC) : une option plus épaisse et plus durable (5,0 à 8,0 mm) utilisée pour les objets lourds (par exemple, appareils électroménagers, meubles). DWC nécessite des AFFG spécialisés dotés de plaques pliantes allongées (pour s'adapter à l'épaisseur) et de systèmes de colle haute puissance (colle thermofusible à viscosité plus élevée : 1 500 à 2 000 cP). Les vitesses de production pour le DWC sont généralement limitées à 80-120 m/min pour garantir un pliage et un collage corrects, et la machine peut avoir besoin d'un support supplémentaire pour la bande (par exemple, des rouleaux libres supplémentaires) pour éviter l'affaissement.

1.3 Matériaux spécialisés : extension des capacités AFFG

Les progrès dans la conception des AFFG ont étendu la compatibilité pour inclure des matériaux spéciaux, répondant aux besoins de niche en matière d'emballage :

Films plastiques (par exemple PET, PP) : des films plastiques minces (0,05 à 0,1 mm) sont utilisés pour les emballages flexibles (par exemple, sachets de collations), mais peuvent également être transformés en cartons rigides avec des AFFG modifiés. Les principales modifications incluent l'ajout de barres antistatiques (pour empêcher le film de coller) et l'utilisation d'encres à base de solvants ou durcissables aux UV (les encres à base d'eau perdent sur les surfaces en plastique). Le pliage nécessite des plaques pliantes chauffées (40 à 50°C) pour ramollir le plastique, et le collage utilise des adhésifs à base de solvants (pour lier les couches de plastique). Cependant, les films plastiques ont une faible résistance à la traction (2 à 3 kN/m), limitant les vitesses AFFG à 50 à 80 m/min.

Substrats métallisés : Carton ou plastique recouvert d'une fine couche métallique (par exemple, de l'aluminium) pour des emballages haut de gamme (par exemple, des boîtes de chocolats, des coffrets cadeaux). Les substrats métallisés sont compatibles avec les AFFG mais nécessitent une manipulation soigneuse : la couche métallique est sujette aux rayures, les rouleaux pinceurs doivent donc être doublés de caoutchouc souple (dureté 60–65 Shore A) et les cylindres d'impression utilisent des encres à faible pouvoir collant pour éviter de décoller le revêtement métallique. Le collage utilise des adhésifs sensibles à la pression (au lieu de colle à base de chaleur) pour empêcher la dégradation de la couche métallique.

Matériaux respectueux de l'environnement (par exemple, fibre moulée, carton compostable) : Les fibres moulées (fabriquées à partir de pâte à papier recyclée) et le carton compostable (fibres végétales) gagnent en popularité pour les emballages durables. Les AFFG peuvent traiter ces matériaux, mais leur faible rigidité structurelle nécessite des vitesses plus lentes (60 à 100 m/min) et des mécanismes de pliage modifiés (par exemple, des plaques pliantes arrondies pour éviter les déchirures). Le collage utilise des adhésifs compostables à base d'eau pour conserver ses qualités écologiques, bien que les temps de séchage puissent être plus longs, nécessitant des zones de durcissement étendues dans l'AFFG.

2. Facteurs clés influençant la compatibilité des matériaux AFFG

Pour qu'un AFFG puisse manipuler un matériau d'emballage spécifique, quatre facteurs critiques doivent s'aligner : l'épaisseur et la rigidité du matériau, les propriétés de surface, la sensibilité à l'humidité et la résistance mécanique. Un mauvais alignement dans l’une de ces zones peut entraîner des problèmes de qualité (par exemple, des plis incorrects, une mauvaise adhérence de l’impression) ou des dommages à la machine.

2.1 Épaisseur et rigidité du matériau

L’épaisseur et la rigidité sont les facteurs de compatibilité les plus fondamentaux, car ils déterminent si les composants de l’AFFG peuvent physiquement traiter le matériau :

Plage d'épaisseur : les AFFG ont une capacité d'épaisseur de matériau maximale, généralement de 0,2 à 8,0 mm (modèles standard) ou jusqu'à 10 mm (modèles robustes). Les matériaux plus épais que cette capacité se coinceront dans l'unité de pliage ou endommageront les rouleaux pinceurs. Par exemple, un AFFG standard d'une épaisseur maximale de 5 mm ne peut pas traiter du carton ondulé à double paroi d'une épaisseur supérieure à 5 mm sans modifications (par exemple, élargissement des espaces entre les plaques pliantes).

Rigidité (rigidité) : Mesurée par la résistance à la flexion (N·m²), la rigidité affecte la façon dont le matériau se plie et avance dans la machine. Les matériaux rigides (par exemple, le carton ondulé épais, le plastique rigide) nécessitent plus de force pour se plier, ce qui nécessite des AFFG équipés de moteurs de pliage à couple élevé et d'une pression de plaque de pliage réglable. Les matériaux flexibles (par exemple, des films plastiques minces, du carton léger) peuvent se déformer dans le système de transport de bande, nécessitant des ajustements de contrôle de tension (tension plus faible pour les matériaux flexibles) et des rouleaux de guidage supplémentaires pour maintenir l'alignement.

2.2 Propriétés de surface (douceur, revêtement et porosité)

Les propriétés de surface d’un matériau ont un impact sur la qualité d’impression, l’adhérence de la colle et le transport de la bande :

Douceur : Mesurée par le test Parker Print Surf (PPS) (unités : μm), la douceur détermine le transfert d'encre et la netteté de l'impression. Les surfaces lisses (par exemple, carton SBS, plastique enduit) nécessitent une pression d'impression plus faible (1 à 2 bars) et des rouleaux anilox plus fins (200 à 300 LPI) pour les impressions haute résolution. Les surfaces rugueuses (par exemple, carton recyclé non couché, fibre moulable) nécessitent une pression d'impression plus élevée (2 à 3 bars) et des rouleaux anilox plus grossiers (100 à 150 LPI) pour garantir que l'encre pénètre dans les irrégularités de la surface.

Type de revêtement : Les matériaux enduits (par exemple, carton CUK enduit d'argile, film métallisé) peuvent repousser les encres ou les colles à base d'eau, nécessitant des alternatives à base de solvants ou durcissables aux UV. Les revêtements peuvent également augmenter la friction de surface, entraînant un glissement de la bande. Ce problème est résolu en ajoutant des manchons de rouleaux pinceurs texturés (par exemple, du caoutchouc rainuré) pour améliorer l'adhérence.

Porosité : La capacité d'un matériau à absorber les liquides (par exemple, l'encre, la colle) affecte le temps de séchage et la force d'adhésion. Les matériaux poreux (par exemple, le carton non couché, le carton recyclé) absorbent rapidement la colle à base d'eau, ce qui nécessite des taux d'application de colle plus élevés (10 à 15 % de colle en plus) pour garantir une adhérence suffisante. Les matériaux non poreux (par exemple, le plastique, les substrats métallisés) n'absorbent pas la colle, c'est pourquoi les AFFG utilisent de la colle thermofusible ou sensible à la pression qui se lie par refroidissement ou pression, et non par absorption.

2.3 Sensibilité à l'humidité

De nombreux matériaux d’emballage sont sensibles à l’humidité, ce qui peut altérer leurs dimensions, leur rigidité et leur imprimabilité. Les AFFG doivent tenir compte de cette sensibilité pour éviter les défauts :

Matériaux hygroscopiques (par exemple, carton SBS, carton ondulé à base de pâte de bois) : Ces matériaux absorbent ou libèrent de l'humidité en fonction de l'humidité environnementale, provoquant une déformation ou des changements dimensionnels. Par exemple, un carton SBS exposé à 70 % d'humidité relative peut s'étendre de 1 à 2 % en largeur, entraînant des erreurs de pliage. Les AFFG atténuent ce phénomène en : (1) préconditionnant les matériaux dans une pièce climatisée (20 à 25 °C, 40 à 60 % d'humidité relative) pendant 24 heures avant le traitement ; (2) en utilisant de la colle à faible teneur en humidité (par exemple, de la colle thermofusible avec <1 % d'humidité) ; (3) ajouter des ventilateurs de séchage dans l'unité de pliage pour éliminer l'excès d'humidité.

Matériaux résistants à l'humidité (par exemple, plastique enduit, carton ciré) : Ces matériaux repoussent l'humidité, ce qui peut être un avantage (par exemple, pour les emballages d'aliments surgelés), mais peuvent faire perler la colle ou ne pas adhérer. Les AFFG utilisent des colles spécialisées (par exemple, de la colle thermofusible compatible avec la cire pour les panneaux cirés) et peuvent chauffer la surface du matériau (30 à 40 °C) pour améliorer l'adhérence de la colle.

2.4 Résistance mécanique (résistance à la traction et à la déchirure)

La résistance mécanique d’un matériau détermine sa capacité à résister aux contraintes du traitement AFFG (par exemple, tension de la bande, force de pliage, pression de pincement) :

Résistance à la traction : force maximale qu'un matériau peut supporter avant de se briser (mesurée en kN/m). Les matériaux à faible résistance à la traction (par exemple, les films plastiques minces : 2 à 3 kN/m, le carton léger : 3 à 4 kN/m) nécessitent une tension de bande plus faible (2 à 5 N/m) pour éviter la déchirure, limitant les vitesses AFFG à 50 à 100 m/min. Les matériaux à haute résistance (par exemple, carton CUK : 6 à 8 kN/m, carton ondulé simple paroi : 8 à 10 kN/m) peuvent supporter des tensions plus élevées (5 à 10 N/m) et des vitesses plus rapides (150 à 200 m/min).

Résistance à la déchirure : Résistance d'un matériau à la déchirure (mesurée en N). Les matériaux à faible résistance à la déchirure (par exemple, carton recyclé, carton compostable) sont susceptibles de se déchirer au niveau des points de pliage, ce qui nécessite des plaques de pliage arrondies (rayon de 2 à 3 mm) et des vitesses de pliage plus lentes (50 à 80 % du maximum). Les matériaux à haute résistance à la déchirure (par exemple le carton ondulé, le carton renforcé de plastique) peuvent résister à des plis brusques et à des vitesses plus rapides.

3. Composants AFFG et ajustements pour la compatibilité des matériaux

Pour gérer divers matériaux d'emballage, les AFFG nécessitent des composants spécifiques et des ajustements ciblés. Ces modifications garantissent que la machine s'adapte aux propriétés des matériaux sans compromettre la qualité ou l'efficacité.

3.1 Système de transport Web : manutention du poids et de la rigidité des matériaux

Le système de transport de bande, composé de convoyeurs, de rouleaux pinceurs et de dispositifs de contrôle de tension, est essentiel au déplacement des matériaux à travers l'AFFG. Les principales modifications pour différents matériaux incluent :

Bandes transporteuses : les courroies en caoutchouc standard (60 Shore A) fonctionnent pour le carton, mais le carton ondulé nécessite des courroies renforcées (par exemple, du caoutchouc renforcé de polyester) pour supporter son poids. Les films plastiques utilisent des courroies antistatiques (recouvertes de fibre de carbone) pour empêcher l'accumulation d'électricité statique. Pour les matériaux flexibles, les convoyeurs peuvent ajouter des ventouses (pression d'aspiration de 0,3 à 0,5 bar) pour maintenir la bande plate et éviter le flambage.

Rouleaux pinceurs : le matériau et la pression des rouleaux pinceurs sont ajustés en fonction du type de matériau :

Carton : Manchons en caoutchouc souple (60-65 Shore A), pression 1-2 bar.

Carton ondulé : manchons en caoutchouc dur (70-75 Shore A), pression 2-3 bars (pour comprimer légèrement les cannelures et améliorer l'adhérence).

Films plastiques : Manchons en silicone (50-55 Shore A), pression 0,5-1 bar (pour éviter de rayer ou d'étirer le film).

Contrôle de tension : les AFFG utilisent un contrôle de tension manuel ou automatisé (basé sur le PID). Pour la plupart des cartons, la tension est réglée entre 3 et 7 N/m ; pour le carton ondulé, 5 à 10 N/m ; pour les films plastiques, 2 à 5 N/m. Les systèmes automatisés ajustent la tension en temps réel (temps de réponse <0,1 seconde) pour s'adapter aux variations de résistance du matériau, réduisant ainsi la déchirure ou le glissement.

3.2 Unité d'impression flexographique : s'adapter aux exigences en matière de surface et d'encre

L'unité d'impression doit être ajustée pour garantir que l'encre adhère à la surface du matériau et produise des impressions de haute qualité :

Rouleaux Anilox : le nombre de lignes de rouleaux (LPI) et le volume cellulaire (BCM) sont adaptés à la douceur du matériau :

Matériaux lisses (carton SBS, films plastiques) : 200 à 300 LPI, 3 à 5 BCM (pour les détails fins à l'encre).

Matériaux bruts (carton recyclé, carton ondulé) : 100 à 150 LPI, 8 à 12 BCM (pour des couches d'encre plus épaisses).

Type d'encre : Le choix de l'encre dépend de la porosité du matériau et du revêtement :

Matériaux poreux (carton, carton non couché) : Encres à base d'eau (écologiques, séchage rapide).

Matériaux non poreux (plastique, films métallisés) : Encres à base de solvants ou durcissables aux UV (liaison par réaction chimique, pas absorption).

Matériaux sensibles à la chaleur (carton compostable, plastique fin) : Encres durcissables aux UV à basse température (durcissement à <80°C pour éviter la déformation du matériau).

Pression d'impression : Ajustée pour garantir des transferts d'encre uniformes sans endommager le matériau :

Matériaux fins (films plastiques, carton léger) : 0,5 à 1 bar.

Matériaux épais (carton ondulé, plastique rigide) : 2 à 3 bars.

Matériaux revêtus (panneau CUK, substrats métallisés) : 1 à 2 bars (pour éviter de rayer le revêtement).

3.3 Unité de pliage et de collage : garantir des plis et des collages corrects

L’unité de pliage et d’encollage nécessite des ajustements en fonction de l’épaisseur du matériau, de sa rigidité et de la compatibilité des colles :

Plaques pliantes : L'écart et l'angle des plaques sont ajustés en fonction de l'épaisseur du matériau :

Matériaux fins (0,2 à 0,5 mm) : espacement de 0,3 à 0,6 mm, angle de 90° (pli net).

Matériaux épais (carton ondulé double paroi 5,0–8,0 mm) : espacement 6,0–9,0 mm, angle 85° (pli légèrement arrondi pour éviter les déchirures).

Matières souples (films plastiques) : Plaques pliantes chauffées (40-50°C) pour assouplir la matière et créer des plis nets.

Système de colle : le type de colle, le taux d'application et la méthode de séchage sont adaptés aux propriétés du matériau :

Colle à base d'eau : Utilisée pour les cartons poreux (taux d'application de 5 à 10 g/m²), nécessite un temps de séchage de 10 à 15 secondes (aidé par des ventilateurs ou de l'air chauffé).

Colle thermofusible : Utilisée pour les matériaux non poreux (plastique, carton ondulé) et les matériaux sensibles à l'humidité (carton SBS), taux d'application 3 à 8 g/m², temps de séchage 2 à 3 secondes (refroidit rapidement).

Colle sensible à la pression : Utilisée pour les supports métallisés et les films plastiques, taux d'application de 2 à 5 g/m², adhère par pression (aucun temps de séchage nécessaire).

Applicateurs de collage : les applicateurs à rouleaux fonctionnent pour la plupart des matériaux, mais les applicateurs par pulvérisation sont utilisés pour :

Cartons petits ou complexes (par exemple, boîtes à cosmétiques) pour appliquer la colle avec précision.

Matériaux poreux (carton recyclé) pour assurer une couverture de colle uniforme sur les surfaces rugueuses.