L’humidité est l’une des causes les plus courantes de dégradation des produits dans les emballages flexibles. Qu'un produit absorbe l'humidité de l'air ou perde sa propre teneur en humidité dans l'environnement, il en résulte une perte de qualité, une durée de conservation raccourcie et un mécontentement des clients. Le contrôle du taux de transmission de la vapeur d'eau (MVTR) est essentiel pour les produits allant des poudres sèches aux produits pharmaceutiques.
Les pochettes flexibles gèrent l'humidité grâce à des structures stratifiées multicouches qui combinent des films barrières avec des couches d'étanchéité. En sélectionnant la bonne combinaison de matériaux et en testant les performances du MVTR pendant la production, les fabricants peuvent garantir que chaque sachet répond à l'objectif de protection contre l'humidité requis par le produit et son environnement de distribution.
Le MVTR, également appelé taux de transmission de la vapeur d'eau (WVTR), mesure la quantité de vapeur d'eau qui traverse une zone définie du matériau d'emballage sur 24 heures. L'unité standard est le gramme par mètre carré par jour (g/m²/jour). Une valeur MVTR inférieure signifie que le matériau bloque plus efficacement le transfert d’humidité. Pour les produits sensibles à l'humidité, un sachet avec un faible MVTR empêche le contenu sec d'absorber l'humidité et empêche le contenu humide ou liquide de perdre de l'humidité.
Le MVTR d'une pochette finie dépend des matériaux utilisés, de l'épaisseur de chaque couche et de la qualité des soudures. Même un film à haute barrière échoue si les thermoscellages sont incomplets ou s'il existe des trous d'épingle dans le matériau. Le MVTR est donc spécifié et testé à la fois pour le laminé brut et pour l'emballage fini, car la conversion du stock en rouleaux en sachets introduit des variables qui peuvent affecter la protection globale contre l'humidité.
Les différences de température et d’humidité à travers la paroi de l’emballage entraînent la transmission de l’humidité. Des températures plus élevées augmentent l'activité moléculaire et accélèrent la diffusion de la vapeur à travers les films polymères. Une humidité élevée à l’extérieur de l’emballage augmente le gradient de concentration qui pousse l’humidité vers les produits secs. Les produits expédiés sous des climats tropicaux ou stockés dans des entrepôts non contrôlés sont confrontés à des conditions plus exigeantes que ceux vendus dans des environnements tempérés et climatisés.
L'épaisseur du film affecte également le MVTR. Une couche de mastic plus épaisse ou une couche barrière supplémentaire réduit proportionnellement la transmission. Cependant, l’épaisseur à elle seule ne détermine pas les performances car différents polymères ont des caractéristiques de perméabilité intrinsèquement différentes. Le polyéthylène a des propriétés modérées de barrière contre l’humidité, tandis que la feuille d’aluminium et certains films enduits offrent une protection bien supérieure. Les liaisons de stratification, le type d'adhésif et l'uniformité du revêtement contribuent tous à la capacité de la structure finie à résister au transfert d'humidité.
La feuille d'aluminium offre le MVTR le plus bas disponible dans les emballages flexibles, approchant zéro lorsqu'elle est utilisée avec une épaisseur suffisante sans trous d'épingle. Une structure PET/AL/PE combine une barrière en aluminium avec du PET pour la résistance structurelle et du PE pour le thermoscellage, créant ainsi une pochette adaptée aux produits très sensibles à l'humidité tels que les préparations en poudre pour nourrissons, le café instantané et les produits pharmaceutiques hygroscopiques. Les structures à base de film sont le choix standard lorsque la durée de conservation dépasse 12 mois.
Les films PET métallisés offrent une bonne barrière contre l'humidité à un coût inférieur à celui du film aluminium. La fine couche d'aluminium déposée sur la surface du PET bloque la plupart de la vapeur d'eau tout en offrant une barrière lumineuse et un aspect métallique. Les films BOPP et CPP offrent une barrière modérée contre l'humidité, adaptée aux collations et aux produits secs avec une durée de conservation plus courte. L'EVOH offre une excellente barrière à l'oxygène mais une barrière minimale à l'humidité. Il doit donc être associé à des couches extérieures protectrices contre l'humidité telles que le PE ou le PP dans une structure coextrudée.
Les tests MVTR suivent des méthodes établies telles que ASTM E96 (méthode de la coupelle gravimétrique) et ASTM F1249 (méthode du capteur infrarouge). La méthode gravimétrique scelle un film test sur une tasse contenant un déshydratant ou de l'eau, puis pèse périodiquement la tasse pour mesurer le gain ou la perte d'humidité. La méthode infrarouge utilise un capteur pour détecter la vapeur d'eau traversant l'échantillon de film dans des conditions de température et d'humidité contrôlées.
Les programmes de contrôle qualité testent le stock de rouleaux entrants pour le MVTR avant le début de la production et vérifient périodiquement les sachets finis pendant les cycles de production. Les conditions de test sont sélectionnées pour correspondre ou dépasser l'environnement de stockage attendu, souvent 38 degrés Celsius et 90 % d'humidité relative pour les applications exigeantes. Les résultats sont enregistrés et comparés aux limites des spécifications. Des tests en laboratoire tiers sont disponibles pour les clients nécessitant une validation indépendante des performances du MVTR à des fins réglementaires ou contractuelles.
Les poudres sèches telles que les suppléments protéiques, le lait en poudre et les mélanges pour boissons instantanées absorbent facilement l'humidité, provoquant des agglomérations, des agglomérations et une détérioration. Ces produits nécessitent des sachets avec un MVTR inférieur à 0,5 g/m²/jour, généralement obtenu avec des laminés à base d'aluminium. Les aliments lyophilisés tels que les fruits, les légumes et les plats préparés sont tout aussi sensibles, car toute absorption d'humidité compromet leur texture et leur durée de conservation.
Les comprimés et gélules pharmaceutiques nécessitent souvent un contrôle strict de l’humidité pour maintenir la stabilité des principes actifs. Les sachets à bec verseur pour produits liquides tels que les sauces et les condiments doivent retenir l'humidité tout en empêchant la pénétration de l'oxygène, ce qui nécessite des structures qui équilibrent les deux types de barrières. Les aliments pour animaux de compagnie, en particulier les croquettes sèches en grands formats, perdent leur appétence et leur valeur nutritionnelle lorsque l'humidité pénètre dans l'emballage. Chaque catégorie d'application possède son propre objectif MVTR basé sur la composition du produit et la durée de conservation requise.
Le papier d’aluminium offre la plus haute barrière contre l’humidité, bloquant efficacement toute vapeur d’eau lorsqu’il est structurellement intact. C'est le matériau de choix pour les produits nécessitant une protection maximale et une longue durée de conservation. Le compromis est un coût plus élevé et le fait que les feuilles laminées ne sont pas recyclables via les flux standards. Pour les produits pour lesquels une barrière ultime n’est pas nécessaire, les films métallisés offrent une alternative rentable avec une bonne protection contre l’humidité.
Le PET métallisé fournit des valeurs MVTR généralement comprises entre 0,5 et 2 g/m²/jour, en fonction de la qualité et de l'épaisseur du revêtement. Il convient aux collations, au café et aux aliments secs d’une durée de conservation de 6 à 12 mois. Les films plastiques standards tels que BOPP et PE ont des valeurs MVTR allant de 1 à 5 g/m²/jour ou plus, ce qui les rend appropriés pour les produits moins sensibles. Le choix entre ces options doit être basé sur des tests de produits dans des conditions de stockage réalistes plutôt que sur les seules données relatives aux barrières.
La conception d'un sachet pour une cible MVTR spécifique commence par la définition du gain d'humidité maximal acceptable du produit pendant sa durée de conservation. Cette valeur, combinée au climat de stockage attendu, détermine le MVTR requis du colis. Les ingénieurs sélectionnent ensuite une structure stratifiée qui atteint ou dépasse cette valeur MVTR tout en satisfaisant également à d'autres exigences telles que la barrière à l'oxygène, la scellabilité et l'imprimabilité.
Les caractéristiques de conception de la pochette affectent la protection contre l'humidité. Les fermetures à glissière doivent être compatibles avec la structure de la barrière et correctement scellées pendant la production. Les becs et les raccords créent des chemins de fuite potentiels, leur méthode de fixation et l'intégrité de leur joint sont donc essentielles. Les goussets et les zones pliées peuvent stresser le film et créer des micro-canaux pour l'humidité. La sélection des matériaux doit donc tenir compte des contraintes mécaniques lors de la distribution. Chaque élément de conception est validé par des tests avant le début de la production complète.
Les clients exigeant des performances MVTR documentées doivent demander des rapports de test au fabricant montrant la structure du stratifié, la méthode de test, les conditions et les résultats. Ces rapports prennent en charge les soumissions réglementaires, les allégations de durée de conservation et les accords de qualité. Pour les produits vendus sur des marchés réglementés tels que les produits alimentaires et pharmaceutiques, il peut être nécessaire de démontrer la conformité aux normes de sécurité applicables en matière de contact alimentaire.
La validation de la durée de conservation combine les données MVTR avec des tests spécifiques au produit tels que la mesure de l'activité de l'eau, l'évaluation sensorielle et l'analyse microbiologique sur la période de conservation prévue. Certains clients commandent des tests accélérés de durée de conservation, où les produits sont stockés à une température et une humidité élevées pour simuler un stockage à long terme dans un délai compressé. La documentation disponible sur demande peut être préparée pour des structures et des applications spécifiques afin de prendre en charge les processus de validation client.
Les quantités minimales de commande de sachets barrière MVTR imprimés sur mesure varient généralement de 5 000 à 10 000 unités pour les designs multicolores avec des structures stratifiées complexes. Des formats plus simples avec moins de couleurs peuvent être disponibles entre 1 000 et 5 000 unités. Des formats de stock en tailles standard sont disponibles en plus petites quantités pour l'échantillonnage et les essais.
L'échantillonnage avant la production complète permet aux clients de vérifier les performances du MVTR avec leur produit réel. Les sachets prototypes sont produits en utilisant la structure stratifiée spécifiée et envoyés au client pour le remplissage, les tests de stockage et l'évaluation de la durée de conservation. Cette étape est recommandée pour les nouveaux produits ou lors du changement d’un fournisseur d’emballage existant. Le délai de production est de 15 à 25 jours ouvrés après approbation du visuel.
Un fournisseur capable de gérer les exigences MVTR doit exploiter un système de contrôle de qualité comprenant des équipements de test en laboratoire pour la transmission de la vapeur d'humidité. La certification ISO 9001 indique que le fournisseur maintient des procédures documentées pour l'inspection des matières entrantes, le contrôle en cours de processus et les tests des produits finis. Le fournisseur doit être en mesure de fournir des rapports de test pour les structures stratifiées qu'il propose et de prendre en charge les tests par des tiers si nécessaire.
Shenlong Packaging Products Co., Ltd. exploite une usine de 30 000 m² dotée de capacités de tests en laboratoire, notamment MVTR, OTR, résistance du joint, tests d'étanchéité et tests de migration. La société sert des clients dans plus de 40 pays et propose une gamme de structures de barrière, notamment des options PET/AL/PE, PET métallisé, EVOH et mono-matériau. Des fonctionnalités d'impression, de finition et de pochette personnalisées sont disponibles pour répondre aux exigences spécifiques de protection contre l'humidité.
Le contrôle du MVTR dans les sachets flexibles nécessite de sélectionner la bonne structure stratifiée, de valider les performances par des tests standardisés et de concevoir des caractéristiques de sachet qui ne compromettent pas la barrière contre l'humidité. Les produits diffèrent par leur sensibilité à l’humidité, et l’adaptation du niveau de barrière au produit garantit à la fois une protection de qualité et une rentabilité. Travailler avec un fournisseur qui teste le MVTR en interne et fournit des résultats documentés donne aux acheteurs l'assurance que leur emballage fonctionnera tout au long de la durée de conservation du produit.
Le MVTR requis dépend de la sensibilité du produit à l’humidité, du gain d’humidité maximum acceptable, de la durée de conservation et des conditions de stockage. Les produits tels que les préparations en poudre et les aliments lyophilisés nécessitent un MVTR inférieur à 0,5 g/m²/jour, nécessitant généralement des feuilles laminées. Les produits moins sensibles peuvent donner de bons résultats avec des valeurs MVTR de 1 à 5 g/m²/jour à partir de films métallisés ou plastiques.
MVTR est testé selon ASTM E96 (méthode de la coupelle gravimétrique) ou ASTM F1249 (méthode du capteur infrarouge). Un échantillon de film est monté entre deux chambres à humidité et température contrôlées. Le test mesure la quantité de vapeur d’eau qui passe sur 24 heures. Les sachets finis peuvent également être testés en les remplissant de déshydratant et en mesurant le gain de poids au fil du temps.
Une fermeture éclair correctement installée et compatible avec la structure de la barrière ne devrait pas augmenter de manière significative le MVTR. Cependant, la zone de fixation de la fermeture éclair nécessite une fermeture minutieuse pendant la production. Le contrôle qualité comprend des tests d'étanchéité et des tests de résistance du joint au niveau des interfaces des fermetures à glissière pour vérifier que la protection contre l'humidité est maintenue sur l'ensemble de l'emballage.
MVTR et WVTR sont des termes interchangeables désignant le taux de transmission de la vapeur d’eau et le taux de transmission de la vapeur d’eau. Les deux mesurent la même propriété : la quantité de vapeur d’eau traversant un matériau par unité de surface et par jour. L'unité standard est g/m²/jour. Différentes industries et organismes de normalisation peuvent préférer un terme à un autre.
Oui. Les fabricants disposant de capacités de tests en laboratoire peuvent fournir des rapports de tests MVTR montrant la structure du stratifié, la méthode de test, les conditions et les résultats. Ces rapports prennent en charge la validation de la durée de conservation, les soumissions réglementaires et les accords de qualité. Des tests en laboratoire tiers sont également disponibles pour les clients nécessitant une vérification indépendante des performances des barrières.
