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Thermoformage : le procédé privilégié pour la production de plateaux en plastique
Étapes principales : chauffage, formage, refroidissement, découpage
Le thermoformage offre une efficacité inégalée dans la production de plateaux, conformément aux quatre étapes décrites précédemment ci-dessus. Le procédé commence par le chauffage sélectif de feuilles de plastique jusqu’à leur température ductile, comprise entre 149 °C et 204 °C (300 °F et 400 °F). Dépasser l’une ou l’autre de ces températures cibles entraînerait une dégradation de leur intégrité structurelle, compromettant ainsi de façon indésirable leur zone de température. Cette feuille préconditionnée est ensuite mise en forme à l’aide soit d’une aspiration sous vide, soit d’air comprimé, sur des outillages en aluminium de précision. Le thermoplastique est refroidi rapidement afin de solidifier la forme obtenue et de renforcer les liaisons temporaires. Une fois la forme solidifiée, le processus guidé par commande numérique par ordinateur (CNC) découpe tous les bords des feuilles. Ce procédé élimine également les bavures et les matériaux excédentaires, livrant des cadres finis aux clients potentiels. L’efficacité de ce procédé est telle qu’il permet une production dépassant 1 500 pièces par heure, tout en étant plus rapide que le découpage réalisé par moulage par injection. Tous les sous-produits issus du découpage CNC sont broyés, et le plastique brut excédentaire est entièrement recyclable, ce qui garantit la durabilité du procédé.
Thermoformage sous vide ou sous pression ? Une analyse objective
Méthode et type Spécification Avantage Fourchette de prix Adaptabilité
Thermoformage sous vide et plateaux peu profonds Expédition en grand volume Abordabilité Faible
Thermoformage sous pression et géométries complexes Détaillé et texturé Abordabilité Élevée
Le thermoformage sous pression constitue une solution optimale pour les plateaux destinés aux produits frais en vrac, peu profonds et proposés à un prix concurrentiel. Le potentiel productif du thermoformage sous pression par rapport au thermoformage sous vide s’étend dans une fourchette de ±5 / 0,005 po. Le thermoformage sous pression utilise une pression supplémentaire allant de 15 à 500. Les angles et arêtes vifs requis impliquent une intégration fluide de la conception, tandis que l’approche des arêtes est portée à son maximum : le thermoformage sous pression permet même d’utiliser des feuilles plus épaisses, jusqu’à 0,500 po, ce qui permet d’obtenir une rigidité de conception.
Plateau plastique rigide à plusieurs compartiments fabriqué par thermoformage double feuille
Dans le thermoformage à double feuille, deux feuilles sont formées, chauffées et façonnées séparément. Ces feuilles sont ensuite collées et scellées le long des parois périphériques. Ce procédé est réalisé à l’aide d’une chaleur et d’une pression contrôlées. Le résultat est des bacs rigides à âme creuse, pouvant servir à la séparation des aliments, à l’organisation d’équipements électroniques ou encore à l’emballage de produits pharmaceutiques. Contrairement à la variante à simple feuille, une construction à double feuille permet de réduire le poids jusqu’à 50 % tout en offrant une résistance mécanique trois fois supérieure. Le thermoformage à double feuille intègre des poignées creuses, des séparateurs sur mesure et des parois porteuses, qui sont intégrés directement au cours du procédé plutôt qu’ajoutés après coup. Ces bacs supportent des charges statiques allant jusqu’à 90 kg (200 livres) et peuvent comporter jusqu’à 12 compartiments distincts. Ils optimisent l’utilisation de l’espace et réduisent la charge lors du transport.
Le choix d’une combinaison de matériaux exige un équilibre entre les performances, les contraintes et la circularité. Voici quelques-uns des matériaux fondamentaux :
Clarté du matériau, certification en matière de sécurité alimentaire, résistance à la température maximale, recyclabilité
PET, transparence supérieure à 95 %, conforme aux normes FDA/UE, résistance jusqu’à 70 °C (158 °F), largement recyclable
PP, semi-opaque, certifié BRC/ISO 22000, résistance jusqu’à 135 °C (275 °F), forte recyclabilité
HDPE, opaque, qualité alimentaire reconnue mondialement, résistance jusqu’à 120 °C (248 °F), couramment recyclé
PVC, haute clarté, certifié LFGB, résistance jusqu’à 65 °C (149 °F), recyclage limité
PS, cristallin, approuvé par la FDA, résistance jusqu’à 75 °C (167 °F), faible recyclabilité
Le PET surpasse les autres matériaux pour les présentoirs alimentaires en magasin, grâce à sa transparence et à sa résistance aux chocs. Il constitue également une barrière efficace contre l'oxygène, empêchant jusqu'à 99 % de son infiltration, et est sûr pour l'exposition des aliments frais, prolongeant leur durée de conservation d’un facteur 2 à 3 (Food Packaging Forum, 2023). Le PP est le matériau privilégié pour les aliments surgelés et pour le conditionnement dans des environnements stériles. Il s’impose comme le candidat idéal pour les barquettes, alliant parfaitement résistance mécanique, faible coût et capacité à résister aux contraintes de la chaîne du froid. Le HDPE est la référence industrielle établie en raison de sa résistance chimique supérieure. Le PVC est un matériau particulièrement difficile à traiter par rapport aux autres, en raison de la présence de chlore dans sa composition ainsi que des restrictions rigoureuses applicables à son recyclage.
Analyse de la durée de conservation et de la thermoformabilité des barquettes en PET et en PP
En complément du PP, les barquettes en PET contribuent à prolonger la date limite de vente des barquettes utilisées pour contenir des produits tels que le fromage, les viandes et les plats préparés frais, grâce à une meilleure barrière contre l’humidité et l’oxygène. L’ajout de la thermoformabilité permet aux barquettes en PET d’obtenir des scellages sous vide parfaitement ajustés à la surface du produit. Par ailleurs, bien que les barquettes en PP soient moins transparentes, elles offrent une plus grande plage de stabilité thermique. Toutefois, le PP présente également une certaine souplesse, tandis que le PET se concentre davantage sur le maintien des scellages de préservation en ligne et sur la visibilité du produit.
Ce qu’il faut savoir avant de démarrer la production d’un moule progressif pour un système automatisé de fabrication de barquettes
Géométrie de la cavité, angles de dépouille et systèmes d’éjection pour une production réussie de barquettes
Le succès dans la production de plateaux résulte d’un système collaboratif impliquant trois aspects de la conception des moules. Lors de la fabrication d’un plateau, la géométrie de la cavité doit tenir compte du polymère choisi ainsi que du retrait post-moulage du polymère afin d’assurer une consistance uniforme. Des angles de dépouille de 1° à 3° permettent d’éviter l’effet de verrouillage sous vide et l’effet d’éraflure à la surface libérée par rapport à la surface du moule. Les systèmes d’éjection doivent prévoir un positionnement précis des broches d’éjection, une répartition adéquate des forces et un système de synchronisation afin d’éviter les défauts tels que la déformation, les contraintes internes et les défauts esthétiques. Lorsque ce système est intégré et optimisé, le cycle de production est raccourci de 15 à 20 %, tout en maintenant un taux de rebuts de 3 %, ce qui revêt une importance capitale pour les emballages destinés aux secteurs alimentaire et médical.
Thermoformage contre moulage par injection : quel procédé de fabrication de plateaux plastiques choisir ?
Trois facteurs déterminants doivent être pris en compte pour choisir entre le thermoformage et le moulage par injection : le volume, la complexité et les coûts. Le thermoformage consiste à chauffer et à façonner une feuille plastique afin de former un moule. Les feuilles sont ensuite soumises à un vide ou à une compression pour obtenir la forme souhaitée. Le thermoformage convient particulièrement à la production de faible à moyenne quantité de bac plastique peu complexes. Ces bacs comprennent notamment des contenants pour produits de la mer, des contenants agricoles et des bacs plastiques à charnière (type « clamshell »). Les avantages du thermoformage incluent un coût d’investissement faible pour les outillages, une grande facilité de modification des formes moulées et un délai de prototypage ne dépassant pas trois semaines. Cette méthode est donc idéale pour les références saisonnières temporaires et les applications nécessitant des formats plus grands.
Des plateaux en plastique à parois minces avec séparateurs ou même des plateaux en plastique s’emboîtant les uns dans les autres grâce à des charnières. C’est là que le moulage par injection excelle. Les coûts d’outillage du moulage par injection sont de 60 à 80 % supérieurs à ceux du thermoformage. Ce surcoût peut être justifié dès 10 000 unités pour les plateaux moulés. Ces économies seraient particulièrement significatives dans le cadre d’applications industrielles à haut volume. Pour les plateaux destinés aux diagnostics rapides et aux applications biomédicales, les économies pourraient même être observées dès 100 000 unités.
En théorie, la fabrication d’un plateau biomédical moulé, comparée à celle d’un plateau thermoformé, pourrait réduire le coût du plateau moulé de 40 %.
Le thermoformage est privilégié en fonction du coût, de la complexité et du volume de plateaux spatiaux.
Le moulage par injection convient le mieux aux plateaux complexes, précis et destinés à une production en grand volume.
Il s’agit de la meilleure stratégie pour les applications impliquant des moules.
Section FAQ
Les produits de traitement des eaux usées
Le thermoformage est un procédé de moulage de feuilles plastiques qui consiste à chauffer les feuilles plastiques jusqu’à ce qu’elles deviennent malléables. Les feuilles sont ensuite soumises à un vide ou à une compression afin d’épouser la forme du moule. Elles sont ensuite refroidies rapidement pour se solidifier, puis découpées afin d’éliminer les excédents.
Quelle est la différence entre le formage sous vide et le formage sous pression ?
Le formage sous vide utilise uniquement l’aspiration pour obtenir la forme souhaitée, tandis que le formage sous pression repose sur de l’air comprimé afin de produire des détails plus fins et d’atteindre une plus grande précision.
Que signifient les bacs thermoformés à double paroi ?
Les bacs thermoformés à double paroi sont des bacs fabriqués en pliant et en étirant deux feuilles préalablement soudées ensemble.
Quels matériaux sont utilisés pour les bacs en plastique ?
Les matériaux utilisés comprennent le PET, le PP, le HDPE, le PVC et le PS, en raison de leurs caractéristiques, compositions et adéquation générale à diverses applications.
Quand faut-il choisir le thermoformage plutôt que le moulage par injection ?
L'utilisation du thermoformage est justifiée pour des volumes de production faibles à moyens de plateaux moins complexes, tandis que le moulage par injection doit être utilisé pour créer des plateaux très complexes et variés.