La problématique ?
Un industriel de la Cosmétique fait évoluer l’une de ses gammes notamment son emballage qu'il souhaite désormais en biopolymère biosourcé PLA - Acide Polylactique (PolyLactic Acid). Ce matériau innovant répond à une volonté d’éco-conception et de réduction de l’empreinte plastique, tout en conservant l’aspect haut de gamme exigé par le marché cosmétique.
Lors de la phase de marquage des emballages par marquage laser, le client constate une adhérence irrégulière des encres et une décoloration locale du matériau, voire une déformation sous l’effet du marquage laser.
Ces anomalies remettent en question la compatibilité du biopolymère avec les procédés industriels existants.
Pour résoudre cette problématique, FILAB cherché à comprendre le comportement du biopolymère face au procédé de marquage afin d’identifier les causes des défauts observés et d’orienter le choix des solutions techniques (ajustement de formulation, paramétrage du marquage, ou traitement de surface).
Sommaire
Comprendre les raisons du défaut de marquage grâce à une approche analytique multiple
Pour aider le client à caractériser son biopolymère et identifier les facteurs à l’origine des défauts, FILAB a mis en place une approche multi-technique combinant analyses chimiques, thermiques et de surface :
Dans un premier temps nous avons procédé à l'analyse de la composition chimique du matériau par ATG et IRTF dans le but d'identifier la nature du polymère, les additifs, ou plastifiants.
Dans un deuxième temps nous avons procédé à l'observation des surfaces (avant et après marquage) par Microscopie optique et MEB pour détecter l'éventuelle présence de microfissures, dépôts ou déformations thermiques.
La troisième étape a consisté en l'étude de la topographie et de la rugosité du biopolymère afin de déterminer sa profilométrie 3D, les mesures d’angle de contact pour évaluer l’énergie de surface et la compatibilité avec les encres.
Puis nous avons procédé à l'analyse des effets thermiques du marquage laser par ATG et DSC afin d'identification des zones d’oxydation ou de carbonisation du polymère.
Pour finir nous avons procédé à la comparaison du comportement de ce nouveau biopolymère biosourcé utilisé avec un matériau témoin en PET anciennement utilisé. Cette démarche vise à quantifier les écarts de comportement et orienter la réflexion technique.
Résultats et interprétation de l'étude du biopolymère biosourcé en PLA
Les analyses menées par les équipes du laboratoire FILAB sur le biopolymère biosourcé en PLA utilisé par notre client pour l'emballage de ses produits cosmétiques ont permis de :
- Identifier une sensibilité thermique du biopolymère expliquant les altérations observées sous marquage laser.
- Mettre en évidence une faible énergie de surface, rendant difficile l’adhérence des encres sans prétraitement.
- Écarter toute contamination chimique ou dégradation prématurée du matériau.
Ces résultats ont conduit à une compréhension fine du mécanisme de défaillance du marquage par laser des nouveaux emballages de notre client.
Les solutions proposées par FILAB pour résoudre ce défaut de marquage
À la lumière des résultats analytiques obtenus, le laboratoire FILAB a pu accompagner son client en lui proposant plusieurs axes d’optimisation concrets pour résoudre son problème de marquage sur ses emballages en PLA.
Pour résoudre les problèmes d’adhérence, une première piste consiste à appliquer un traitement de surface (de type corona, plasma ou flammage) afin d'améliorer la mouillabilité du matériau. Parallèlement, le client peut désormais intervenir directement sur ses équipements en procédant à une révision technique de ses paramètres laser comme l'ajustement de la puissance, de la fréquence et de la durée d’impulsion. Cela lui permettra d'affiner lui-même la précision du marquage.
Sur le plan de la matière, FILAB préconise une adaptation de la formulation du biopolymère pour renforcer sa résistance thermique face aux contraintes du procédé de marquage. Enfin, le laboratoire a orienté le client vers le choix d’une encre ou d’un mode de marquage spécifiquement compatible avec la composition chimique identifiée de l'emballage, garantissant ainsi une tenue optimale et durable.
Les bénéfices de cette étude pour le client
Grâce à l’accompagnement de FILAB sur cette problématique de marquage sur un emballage en biopolymère, notre client bénéficie désormais d'une compréhension approfondie des interactions complexes entre son matériau et le procédé de marquage. Cette expertise scientifique a permis à notre client une amélioration de la production grâce à un réglage optimal des machines de marquage et, par conséquent, une optimisation du temps de développement de sa nouvelle gamme d'emballages. En définitive, cette approche garantit une amélioration notable de la qualité, tant sur le plan esthétique que fonctionnel, assurant ainsi la fiabilité et l'attractivité des produits finis sur le marché.
Conclusion
Pour conclure, grâce à son expertise en caractérisation de polymères et biopolymères, le laboratoire FILAB a permis à son client d’identifier précisément l’origine du problème de marquage et de définir des leviers correctifs concrets pour adapter son procédé industriel à ce nouveau matériau biosourcé.
Cette approche, qui combine la rigueur analytique du laboratoire FILAB à un véritable accompagnement technique, se place directement au service de l'innovation durable, un enjeu devenu stratégique pour le secteur Cosmétique.
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