Emballages en fibre naturelle : les constructeurs de machines s’approprient le sujet

Calage, intercalaires pour la logistique, conditionnements primaires, la « paperisation » des emballages des produits agroalimentaires est en marche. Les fabricants de machines ont su répondre aux demandes des industriels soucieux de respecter la réglementation et de trouver des alternatives au plastique.

Deux technologies existent pour produire des emballages en fibres de cellulose. Le moulage par voie humide suppose une bonne connaissance des fibres et la maîtrise d’une production en plusieurs étapes (préparation de la pâte, moulage, séchage, découpe). Le procédé par voie sèche, plus récent, aux cadences plus élevées, se rapproche d’un procédé de thermoformage à partir d’une matière première livrée en bobines.
«Nos clients du secteur agroalimentaire nous ont sollicités pour trouver des solutions d’emballage sans plastique. Kiefel Technologies a créé sa première machine prototype pour transformer la cellulose par voie humide en 2018. Poussée par une forte demande, la société s’est désengagée de ses activités dédiées au secteur automobile pour s’investir pleinement dans ce domaine, expliquent Gerd Koschenz, directeur de Kiefel France, et Jean-Luc Le Bigot, expert fibres pour le fabricant de machines de thermoformage. En 2020, nous avons commercialisé notre première machine Natureformer KFT 90, dont la version actuelle, la KFT 90.1 (2 à 3 cycles par minute), bénéficie d’une plus grande surface de formage, tout en offrant des consommations d’énergie et d’eau plus faibles. La demande – très importante entre 2020 et 2024 – fluctue, depuis, au gré des changements de la réglementation. La production d’emballages en plastique aux cadences plus élevées et coûts de revient plus faibles reste plébiscitée».
Le fabricant allemand a également développé une machine de thermoformage par voie sèche, plus rapide à mettre en œuvre mais plutôt destinée à des formes d’emballage moins complexes. La KFD 75 alimentée directement par des bobines de papier fibre atteint des cadences de plus de 10 cycles par minute. Des profondeurs jusqu’à 60 mm (130 mm par voie humide) sont possibles. «Notre particularité est de proposer les deux technologies. Un contenant de margarine peut, par exemple, être réalisé par voie humide alors que son couvercle peut l’être par voie sèche, détaillent Gerd Koschenz et Jean-Luc Le Bigot. Plus adaptée à des formes creuses, la production par voie humide peut par ailleurs se révéler moins onéreuse dans certains cas d’usage, malgré des cadences plus faibles, du fait du coût de la matière première».

La fibre sèche : le choix de certains fabricants
La jeune entreprise suédoise PulPac a pour sa part misé sur la cellulose moulée à sec. La start-up est à l’origine de la PulPac Modula, une ligne de production modulaire et flexible, et de la PulPac Scala, une machine plus compacte. À travers son entité Herpulp, Hébert Group a déployé, sur son site jurassien, le procédé DMF (pour Dry Molded Fiber)développé par cette entreprise. Spécialisée dans le développement et la fabrication d’emballages mono-matériaux moulés sur-mesure, la PME a sourcé des solutions lui permettant de faire face aux évolutions du marché et de satisfaire les attentes de ses clients. «Pour des considérations à la fois économiques, environnementales et techniques, notre choix s’est porté sur le DMF. Ce procédé nous permet de capitaliser sur notre savoir-faire dans les domaines du moulage et de l’IML, et de répondre à des besoins de production de grandes séries, précisent Benoît et Julien Hébert, respectivement DAF et directeur technico-commercial du groupe éponyme. Nous utilisons la technologie mise au point par PulPac et sommes épaulés par tout un écosystème de partenaires comme Andritz, intégrateur autrichien, qui nous accompagne pour industrialiser le procédé».
La cellulose est défibrée avant d’être moulée dans une presse sous l’effet de la chaleur et de la pression. La pièce peut ensuite être décorée grâce à un procédé similaire à celui de l’IML. La technologie DMF permet ainsi le moulage, la découpe et la décoration en une seule étape. «Nous avons notamment perfectionné la découpe pour qu’elle se fasse proprement avec des outils qui durent dans le temps malgré une matière première qui peut produire de l’abrasion. Nous améliorons continuellement le process, soulignent Benoît et Julien Hébert. La technologie n’en est qu’à ses débuts. Nous concevons aujourd’hui des solutions planes et avons pour objectif de produire des corps creux et surtout des ensembles composés de la barquette et du couvercle. Nous poursuivons la phase de R&D et sommes convaincus que cette nouvelle technologie, complémentaire à l’injection plastique – qui offre des temps de cycle compétitifs – permettra de proposer des solutions d’emballage se rapprochant des niveaux de coûts de ceux des emballages en plastique».
Le fabricant allemand de machines de thermoformage Illig a investi dans les procédés de traitement de la fibre sèche dès 2019, poussé par ses clients de l’agroalimentaire. Pour Éric Maussion, directeur général d’Illig France, la fibre sèche est la meilleure alternative au plastique. «La fabrication d’emballages en fibres sèches ne consomme pas d’eau et les process sont beaucoup moins lourds que la pulpe humide. Il s’agit, dans un premier temps, d’étirer la fibre livrée en bobines, en fonction de la profondeur et la forme de l’emballage souhaitées. Cette étape d’emboutissage est suivie du pressage afin de finir le formage de l’emballage surtout au niveau de la collerette. La découpe intervient ensuite», explique-t-il.
Plus onéreuse que la production de contenants en plastique, la voie sèche peut toutefois s’avérer souvent moins chère que le moulage d’emballages par la voie humide. «Prenons l’exemple d’un pot de yaourt en polypropylène dont le coût de production serait 100. Le même pot coûterait entre 150 et 160 en fibre sèche, quand il reviendrait à 250 ou 300 en pulpe humide. Le coût de production est attractif même si nos clients préfèrent réserver les emballages en pulpe sèche à des produits à forte valeur ajoutée. D’autant que cela leur offre la possibilité d’augmenter la valeur perçue du produit grâce au recours à des emballages éco-responsables», constate Éric Maussion.
La machine d’Illig est basée sur le même principe de conception modulaire connu de ses clients. «Notre gamme est en mesure de fabriquer 5 000 pots ronds de diamètre 95 mm par heure. Surtout, notre technologie permet de produire des emballages avec une profondeur d’emboutissage allant jusqu’à 120 mm. À ma connaissance, nous sommes les seuls, pour le moment, à proposer des emballages en pulpe sèche aussi profonds, en offrant une multiplicité de formes possibles», insiste Éric Maussion.
Selon lui, la fibre sèche devrait prendre entre 10 et 15% du marché des applications agroalimentaires d’ici 5 à 10 ans.
«Nous considérons que ce type d’emballage est à une étape similaire à celle qui a marqué le passage du pot de yaourt en verre au pot en plastique. À terme, des capacités et coûts de production comparables au plastique seront possibles», précise le dirigeant.

Des propriétés barrières sans lamination
Parmi les freins à l’adoption de la fibre de cellulose (que ce soit pour la technologie sèche ou pulpe humide) : ses faibles propriétés barrières. Plusieurs axes de recherche promettent des alternatives plus vertes aux traitements existants comme la lamination d’un film à l’intérieur de l’emballage, notamment. À titre d’exemple, la jeune entreprise grenobloise Cilkoa conçoit des traitements de surface pour les producteurs de fibres moulées afin d’optimiser la résistance de la cellulose à l’eau, à l’humidité, aux graisses et à l’oxygène. Les matériaux traités via son procédé contiennent, selon la start-up, jusqu’à 99,99% de cellulose.
«Chez Kiefel, nous avons récemment exposé un système à double bain pour le moulage de la cellulose par voie humide. Après l’étape de pulpage, un bain de MFC (microfibres de cellulose) auquel est ajouté un additif AKD permet de rendre étanche les pièces à l’eau et à l’huile, de manière naturelle. À noter : nous ne fabriquons pas de machines de lamination car notre objectif est d’éliminer la lamination de nos process», relèvent Gerd Koschenz et Jean-Luc Le Bigot. «Nous devons évoluer vers des emballages mono-matériaux, note Éric Maussion. Aujourd’hui, un pot en fibre sèche peut résister à l’eau grâce à des additifs. Notre challenge est notamment d’obtenir un effet barrière au gaz et à l’oxygène. Illig participe pour cela à des études collaboratives».
Hébert Group travaille également avec ses partenaires sur ces questions, afin de conférer des propriétés additionnelles à la cellulose.