Le moulage à partir de pâte à papier, une technique d'emballage écologique très prisée des marques, exige un moule, composant essentiel du processus de fabrication. Ce moule présente des contraintes techniques élevées en matière de développement et de conception, un investissement important, un cycle de production long et des risques élevés. Quels sont donc les points clés et les précautions à prendre lors de la conception de moules pour pâte à papier ? Nous vous proposons ci-dessous un aperçu de notre expérience en matière de conception de structures d'emballage, afin de vous familiariser avec la conception de moules pour le moulage à partir de pâte à papier.
01Moule de formage
La structure se compose d'un moule convexe, d'un moule concave, d'un moule à mailles, d'un support de moule, d'une cavité arrière et d'une chambre à air. Le moule à mailles constitue le corps principal du moule. Tissé à partir de fils métalliques ou plastiques d'un diamètre de 0,15 à 0,25 mm, il ne peut être formé indépendamment et doit être fixé à la surface du moule pour être fonctionnel.
La cavité arrière d'un moule est une cavité d'épaisseur et de forme spécifiques, parfaitement adaptée à la surface de travail du moule par rapport à son logement. Les moules convexes et concaves sont constitués d'une coque d'une certaine épaisseur. La surface de travail du moule est reliée à la cavité arrière par de petits orifices uniformément répartis.
Le moule est installé sur le gabarit de la presse à injecter grâce à son logement, et une chambre à air est fixée de l'autre côté du gabarit. Cette chambre à air est reliée à la cavité arrière et comporte deux canaux pour l'air comprimé et le vide.
02Moule de façonnage
Le moule de formage est un moule qui pénètre directement dans la feuille de papier humide après sa mise en forme et qui assure les fonctions de chauffage, de pressurisation et de déshydratation. Les produits fabriqués à l'aide de ce moule présentent une surface lisse, des dimensions précises, une grande solidité et une bonne rigidité. La vaisselle jetable est fabriquée à l'aide de ce moule. Dans l'emballage industriel, des articles de petite taille, de précision et en grande quantité sont conditionnés couche par couche, des intercalaires servant de calage entre chaque couche. Si des produits moulés à partir de pâte à papier sont utilisés, leur fabrication nécessite l'utilisation de moules de formage.
Cependant, la plupart des emballages industriels sont conçus pour une seule face et ne nécessitent pas de thermofixation. Ils peuvent être séchés directement. La structure du moule de formage comprend un moule convexe, un moule concave, un moule à mailles et un élément chauffant. Le moule convexe ou concave, associé au moule à mailles, est muni d'orifices de drainage et d'évacuation. Lors du formage, la feuille de papier humide est d'abord comprimée à l'intérieur du moule, ce qui permet d'en extraire 20 % de l'eau. À ce stade, la teneur en eau de la feuille atteint 50 à 55 %, ce qui provoque l'évaporation et l'évacuation de l'eau restante après chauffage à l'intérieur du moule. La feuille de papier humide est ensuite pressée, séchée et mise en forme pour former le produit.
Le moule à mailles peut laisser des marques sur la surface du produit et s'abîmer rapidement lors d'extrusions répétées. Pour pallier ce problème, un concepteur a mis au point un moule sans mailles, fabriqué à partir de poudres sphériques de cuivre. Après deux ans d'améliorations structurelles et de sélection d'une granulométrie optimale, la durée de vie de ce moule sans mailles est désormais dix fois supérieure à celle du moule à mailles, pour un coût réduit de moitié. Les produits en papier obtenus présentent une grande précision et des surfaces intérieure et extérieure parfaitement lisses.
03Moule de pressage à chaud
Après séchage, la feuille de papier humide se déforme. Lorsque certaines parties subissent une déformation importante ou nécessitent une grande précision d'aspect, le produit est mis en forme à l'aide d'un moule spécifique. Ce moule requiert des éléments chauffants, mais peut être réalisé sans moule à mailles. Les produits à mettre en forme doivent conserver un taux d'humidité de 25 à 30 % pendant le séchage afin de faciliter cette opération.
En production, il est difficile de contrôler la teneur en eau, ce qui compromet la conformité du produit aux exigences de qualité. Un fabricant a conçu un moule de formage par pulvérisation, doté d'orifices de pulvérisation correspondant aux zones à former. Lors de la fabrication, les produits, préalablement séchés, sont placés dans le moule. Les orifices de pulvérisation servent ensuite au thermoformage par pulvérisation. Ce moule est comparable aux fers à repasser utilisés dans l'industrie textile.
04Moule de transfert
Le moule de transfert est la dernière étape du processus. Sa fonction principale est de transférer en toute sécurité le produit du moule auxiliaire intégré au plateau de réception. Sa conception doit être aussi simple que possible, avec des orifices d'aspiration régulièrement répartis afin de garantir une adhésion optimale du produit à sa surface.
05Moule de finition
Pour obtenir des produits en papier moulé aux finitions impeccables, ceux répondant à des exigences esthétiques élevées sont dotés de procédés de découpe des bords. Des matrices de découpe, également appelées matrices de finition des bords, servent à ébarber les bords irréguliers de ces produits.
Date de publication : 20 octobre 2023