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Un papier intelligent pour des emballages intelligents

JULIEN BRAS

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Chercheur au sein de Pagora à Grenoble (Isère), Julien Bras, un spécialiste des papiers et des biomatériaux, concentre ses travaux plus particulièrement sur les emballages actifs et les emballages intelligents. Voici une version - très - condensée de ce remarquable et passionnant travail de prospective.

Souvent mélangés ou confondus, papier et emballage intelligents restent différents. Si aucune norme n'existe pour le premier, le deuxième a fait l'objet de différentes réglementations au niveau européen depuis 2004. Il apparaît donc important d'apporter quelques précisions et de discuter des perspectives industrielles pour ces matériaux.

I. Les papiers intelligents et actifs 1.1 Définitions

 

Les années 2006-2008 ont vu l'augmentation de l'utilisation du mot « intelligent » pour décrire les papiers, parfois malheureusement à mauvais escient. Revenons donc rapidement sur la définition. D'après le dictionnaire de l'académie française, « intelligent » signifie qui est pourvu de la faculté de comprendre, de concevoir, de connaître. Une définition plus technique (grand dictionnaire terminologique) existe déjà et considère qu'intelligent « se dit de tout appareil, de toute machine, de tout système, de tout dispositif ou de tout objet qui possède les ressources électroniques ou informatiques nécessaires pour traiter, de manière autonome, des données recueillies par ses propres moyens ou qui lui ont été transmises, et pour utiliser l'information afin de commander des actions ». Au vu de cela, nous distinguerons donc maintenant : - les papiers intelligents : papier qui communique de manière autonome, papier qui possède les ressources électroniques pour comprendre des données extérieures et lancer une action adéquate. - les papiers actifs : papier qui réagit et modifie ces propriétés en fonction de données extérieures sans apport d'électronique.

I.2 Les papiers actifs

 

Parmi les papiers actifs, un des plus anciens est le papier pH qui change de couleur en fonction de l'acidité de la solution. Aujourd'hui, nous constatons un fort développement des papiers actifs permettant d'améliorer la traçabilité des emballages alimentaires et notamment le suivi du respect de la chaîne du froid. Il est clair qu'avec la mondialisation de l'économie, la libéralisation des transports reproduits alimentaires et les nombreuses intoxications alimentaires ou infections collectives de ces dernières années, des ruptures de la chaîne du froid sont de plus en plus courantes. Plusieurs papiers spéciaux se sont donc développés dans ce secteur des industries alimentaires comme notamment les indicateurs temps température (ITT). Parmi eux, nous pouvons citer les papiers avec les encres thermochromes ou thermochromiques : ces encres ont la particularité d'avoir une couleur variable de façon réversible ou irréversible en fonction de la température. Elles ont été développées dans les années 1970 par les Japonais. Depuis une quinzaine d'années, elles sont surtout commercialisées aux États-Unis. En France, les applications et les développements sont plus récents. Parmi les plus connues, nous pouvons citer l'indicateur de fraîcheur sur les bouteilles de bières. Le principe actif de ces encres est soit un cristal liquide, soit un leucodérivé. Les encres basées sur les cristaux liquides sont sensibles à de très petites variations de température, mais elles sont coûteuses et difficiles à fabriquer (utilisé en thermométrie). Les encres thermochromiques utilisent généralement des leucodérivés, dont le changement complet de couleur requiert une variation de trois degrés ou plus. Les changements d'une couleur à une autre se font généralement sur le même principe que le papier thermique avec les leucocolorants encapsulés par des polymères thermosensibles. Il existe de nombreuses encres thermochromiques qui peuvent changer de couleur dans une plage de température allant de -25 °C à 66 °C. Des films de protection sont aussi déposés pour filtrer certaines longueurs d'ondes afin de permettre l'utilisation de ces encres sur des emballages exposés à la lumière du jour. Ayant la propriété de s'activer à partir de certaines températures, il est donc nécessaire de les stocker à très basse température (environ -20 °C). L'expédition de ces indicateurs est contraignante car elle doit être effectuée à basse température dans des emballages isolants. Outre ces encres réactives, le développement depuis les années 1990 de la microencapsulation a fortement favorisé de nouvelles applications pour les papiers. Nous pouvons citer les papiers bioactifs (détecte ou détruit les pathogènes comme cela est développé dans le projet Sentinel au Canada), les papiers auto-adhésifs (comme réalisé lors de travaux récents au sein de l'EFPG) ou les papiers utilisés dans les emballages actifs détaillés plus loin.

I.3 Le papier intelligent

 

Le papier intelligent, lui, doit permettre une communication grâce à l'électronique. Il a vu le jour avec l'apparition des étiquettes RFID (Radio Frequency Identification). Ces étiquettes sont aussi appelées : étiquettes intelligentes, étiquettes à puces, tag, transpondeur. Conceptuellement, la RFID et le codage à barres sont tout à fait semblables. La différence principale entre ces deux technologies est que le codage à barres se lit avec un laser optique et que le lecteur RFID balaye ou interroge une étiquette en utilisant des signaux de fréquence radio. Il existe des étiquettes passives qui ont un rôle très similaire aux codes barres mais aussi des étiquettes actives qui permettent d'enregistrer plus d'informations dans l'étiquette. Ainsi, un emballage pourrait nous informer de sa provenance et de son parcours. Par le biais de notre téléphone, nous pourrions vérifier sa traçabilité. Des recherches en cours souhaitent même qu'un système similaire permette de détecter les variations extérieures comme la chaîne du froid et puisse le retranscrire au client. C'est le passage de la distribution de masse à celle de la distribution globale individualisée. [une explication plus détaillée est disponible dans ce même ouvrage] Parmi les exemples les plus avancés aujourd'hui, nous pouvons citer aussi un papier spécial finlandais qui est déjà sur le marché depuis début 2005. Il permet une lecture tridimensionnelle d'un journal ou d'un magazine. En filmant avec son téléphone portable l'étiquette RFID, en passant par le WAP, il est possible d'approfondir le contenu relatif à la page en question. "Il faut mettre son portable en connection WAP, taper un numéro permettant de charger le programme et diriger la caméra du portable sur le code de la page lue. Le téléphone charge alors les pages internet en rapport avec la page-papier", développe Helena Porko de UPC Print de Vaasa, la seule imprimerie finlandaise commerçant actuellement ce papier intelligent. Le téléchargement des pages internet fournit au lecteur un contenu supplémentaire sur l'article qui peut être de la publicité, des informations ou certaines offres spéciales. Ainsi nous pourrions imaginer suivre les cours de bourse en temps réel grâce à une rubrique boursière intelligente comme le développe[…]

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