This blog post below is a republished copy of the original article, “Formulating for Sustainability,” first published by Plastics Technology (PTonline.com) on December 12. All editorial credit belongs to Plastics Technology.
You can read the original article here: Formulating for Sustainability (Plastics Technology)

La demande d’utilisation de plastiques recyclés augmente, sous l’effet de la pression réglementaire et de l’influence des grandes marques mondiales. Nombre de ces objectifs sont ambitieux et certains ont été retardés par des défis techniques, mais ils ne sont pas près de disparaître.

Color management is often a challenge early on when dealing with recycled plastics and can potentially require adjustments throughout the entire production process. So many factors can cause variations in hue that consistency can never be taken for granted.

Fortunately, these additional complexities aren’t insurmountable. Digital color management can go a long way toward ensuring the final product meets any applicable brand or industry color standards. In addition, plastics manufacturers are developing a variety of strategies to incorporate and expand their use of recycled materials. Creative ideas can be found at every stage, from sourcing and processing to products and packages designed with the variability of recyclables in mind.

Qu’est-ce qui stimule la demande ?

Change in the plastics industry is frequently driven by governments, and the push for greater sustainability is no exception. Strict laws requiring higher amounts of recycled content have been enacted in Europe and ecoconscious American states such as New York, California and Oregon. Bans on single-use plastics are growing in many regions, while recycling efforts are ramping up in China, India and other parts of Southeast Asia. Although the strictest standards are only required in the EU and California, global brands that want to sell in those markets must follow them.

Tout colorant présent dans le plastique recyclé compliquera le processus d’association des couleurs ; il n’y a aucun moyen de le filtrer.

Dans le même temps, de grandes marques comme Adidas, Patagonia, Coca-Cola, Walmart et Amazon ont fait du plastique recyclé le pilier central de leurs engagements en matière de développement durable, créant souvent un effet de ruissellement parmi les petites et moyennes entreprises partenaires qui font affaire avec elles. De nombreuses industries, en particulier celles de l’emballage, de l’habillement et des biens de consommation, considèrent désormais que le contenu recyclé est essentiel, et non plus facultatif.

En conséquence, les fournisseurs du monde entier s’adaptent pour répondre à ces nouvelles normes, ce qui a un impact sur les prix, la disponibilité et l’innovation dans le domaine des plastiques recyclés au niveau mondial.

Les matières premières

Most recycled plastics come from postconsumer packaging: the items we throw into recycling bins every day. The most reused types are polyethylene terephthalate (PET), commonly used to make beverage bottles, and high-density polyethylene (HDPE), found in products like milk jugs, shampoo bottles and some food containers.

It’s no coincidence that PET and HDPE correspond to the numbers 1 and 2, respectively, inside the recycling symbols stamped on the bottom of these items. They have well-established recycling systems and strong markets maintained by steady demand.

Other common plastics, like polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) and low-density polyethylene (LDPE — used to make plastic grocery bags), are harder to recycle. All are more likely to have contamination issues, and their resale value is lower, so they often end up in landfills instead.

Les déchets industriels, comme la ferraille provenant des usines, sont une source moins courante, mais ils peuvent également être recyclés parce qu’ils sont plus propres et plus faciles à traiter.

Utilisations des plastiques recyclés

Les entreprises ne cessent de trouver des moyens novateurs d’utiliser des matériaux recyclés, en particulier dans des secteurs tels que la mode, les biens de consommation et l’emballage. Les plastiques recyclés se retrouvent dans toutes sortes de produits, qu’il s’agisse de nouveaux conteneurs, de coquilles, de bouteilles, de vêtements, de meubles ou même de matériaux de construction. Le PET des bouteilles de soda est souvent transformé en nouvelles bouteilles ou filé en tissu polyester pour les vêtements et les chaussures. Le PEHD provenant des bidons de lait peut être utilisé pour fabriquer du bois de construction en plastique, des tuyaux ou des bouteilles de détergent. Certains plastiques recyclés sont utilisés dans la fabrication de pièces automobiles, d’équipements d’aires de jeux et même de filaments pour l’impression 3D.
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‘élaboration d’un jeu de colorants demande quelques efforts, mais c’est un travail essentiel qui portera rapidement ses fruits lorsque vous utiliserez des matériaux recyclés.

Quelques industries – notamment le textile et l’emballage non alimentaire – ont trouvé des moyens d’utiliser un contenu recyclé à 100 %. C’est rare, cependant, car le plastique entièrement recyclé peut présenter des problèmes tels que la fragilité, la décoloration ou un écoulement irrégulier de la matière fondue, ce qui le rend moins fiable pour de nombreuses applications.

La plupart des produits utilisent un mélange de plastique recyclé et de plastique vierge pour maintenir la résistance, la facilité de traitement et la cohérence des performances et de la couleur. Le mélange final dépend de la qualité du matériau recyclé, de la réglementation et des exigences de performance du produit.

Les variations inhérentes créent des défis de couleur

Tout colorant présent dans le plastique recyclé compliquera le processus de mise en correspondance des couleurs ; il n’y a aucun moyen de le filtrer. Par conséquent, les plastiques clairs et non teintés ont plus de chances d’être réutilisés et sont plus demandés. Même sans colorants de première utilisation, les plastiques recyclés présentent souvent de légères variations de teinte dues à des utilisations antérieures ou à des impuretés. Les températures élevées peuvent affaiblir la structure moléculaire du polymère et provoquer une décoloration. Cette dégradation thermique est souvent inévitable. Par exemple, les bouteilles d’eau de post-consommation deviennent généralement ternes lorsqu’elles sont soumises à des processus de filtration ou de nettoyage, ce qui nécessite des agents clarifiants pour leur redonner leur aspect d’origine. Les additifs chimiques, les résidus alimentaires, les adhésifs et autres contaminants peuvent également créer des incohérences de couleur.

Le plastique recyclé est peut-être plus durable, mais il est rarement vert, du moins en ce qui concerne sa teinte. Selon la façon dont elle a été traitée, la résine recyclée est souvent grise, jaune ou brune. Le gris est généralement le résultat d’un mélange de plastiques de différentes couleurs, créant ainsi un ton neutre. Le jaunissement est dû à la chaleur et à l’exposition aux rayons ultraviolets (UV), qui décomposent le polymère au fil du temps. Les teintes brunes sont généralement dues à des impuretés, à des restes de colorants ou à l’oxydation.

Comme il est difficile d’obtenir du plastique recyclé pur et transparent, les fabricants ajoutent parfois des pigments pour uniformiser la couleur ou utilisent ces tons sourds pour des produits dont l’apparence n’a pas d’importance. Les colorants et les additifs peuvent être mélangés lors du mélange-maître pour compenser les incohérences, mais le niveau de contrôle dépend de la qualité de la matière première recyclée. Pour les applications haut de gamme telles que l’emballage ou les textiles, des étapes supplémentaires de filtration et de tri sont parfois utilisées pour minimiser les variations de couleur avant le mélange. Des ajustements supplémentaires peuvent être nécessaires plus tard dans le processus pour s’assurer que le produit final répond aux normes de couleur de la marque ou de l’industrie, en particulier si le nouveau mélange est utilisé pour le moulage par injection, l’extrusion ou le moulage par soufflage.

Il est important de noter que la couleur n’est qu’un des aspects à prendre en considération. D’autres propriétés physiques déterminent généralement la proportion maximale de matériaux recyclés et le degré de contrôle que vous aurez sur l’aspect du mélange. Le processus d’harmonisation des couleurs doit souvent être mis en balance avec les effets des charges, stabilisateurs, modificateurs d’impact, inhibiteurs d’UV, lubrifiants ou autres additifs.

Une correspondance des couleurs fiable commence à la source

Les recycleurs déploient beaucoup d’efforts pour trier les plastiques par couleur et type avant leur traitement. Bien que les fabricants s’efforcent de mettre en place un flux d’approvisionnement aussi propre que possible, provenant de préférence d’une seule source, il est difficile d’obtenir une uniformité parfaite des couleurs. De nombreuses variations subsistent en raison des différences entre les matières premières, en particulier dans les produits post-consommation

Des résultats plus cohérents sont souvent possibles avec des matériaux « retravaillés » : des sous-produits plastiques générés par les propres activités d’un fabricant ou provenant d’une autre usine.

Masquer les incohérences

Les fabricants peuvent ajuster les couleurs à l’aide d’additifs, de colorants et de techniques de mélange au cours de la production. Plus le matériau de base est uniforme, moins vous devrez procéder à des ajustements.

Malgré ces efforts, les plastiques recyclés ont rarement la même consistance que les matériaux vierges. C’est pourquoi de nombreuses marques utilisent le pourcentage minimum de matériaux recyclés conforme à la réglementation. Une autre stratégie courante consiste à utiliser des couleurs neutres ou plus foncées pour masquer les imperfections. Si un produit n’a pas besoin de correspondre aux couleurs spécifiques d’une marque, il peut également être possible d’incorporer les teintes naturelles et les variations du matériau recyclé.

Le recyclage des produits chimiques simplifie la gestion des couleurs – à un certain prix

La plupart du temps, le recyclage est un processus mécanique qui implique la collecte, le tri, le déchiquetage, le lavage et la fusion du plastique pour former de nouveaux produits. Ce processus a souvent des effets indésirables sur la couleur, les plastiques devenant laiteux, ternes ou légèrement grisâtres en raison des colorants restants, des impuretés et de la dégradation par la chaleur. Comme indiqué précédemment, ce phénomène est particulièrement visible dans les plastiques clairs comme le PET, qui perdent leur transparence et se troublent.

Une alternative émergente est le recyclage chimique, qui utilise des solvants, des agents de dépolymérisation ou d’autres produits chimiques pour décomposer les plastiques au niveau moléculaire. Cela permet d’obtenir une plus grande pureté, mais la contrepartie est un coût plus élevé. Le recyclage chimique peut ramener les plastiques à un état presque vierge, ce qui facilite grandement la gestion des couleurs.

Utilisez un flux de travail numérique pour obtenir les meilleurs résultats

La clé de la correspondance des couleurs avec les matériaux recyclés est de quantifier leur contribution à la couleur. Il s’agit d’un processus complexe et continu qui est plus facile à gérer avec des outils de gestion numérique.

Les fabricants qui utilisent ce flux de travail mesurent chaque matériau recyclé à l’aide d’un spectrophotomètre, produisant une courbe de réflectance qui quantifie les propriétés uniques de la couleur. Ces données peuvent ensuite être appliquées par un logiciel de formulation utilisant un ou plusieurs matériaux recyclés et des pigments supplémentaires pour obtenir la couleur finale souhaitée.

Les principaux progiciels de formulation disposent de fonctions de recyclage qui tiennent compte à la fois de la couleur et d’autres propriétés, ce qui vous permet de procéder à des ajustements en fonction de plusieurs facteurs. Par exemple, l’ajout de dioxyde de titane peut renforcer la luminosité tout en améliorant la résistance aux chocs et la dureté Mohs.

Si vous êtes totalement novice en matière de contre-typage numérique des couleurs, vous aurez besoin d’un spectrophotomètre et d’un logiciel de formulation capable de gérer les caractéristiques optiques uniques des polymères, des additifs et des pigments. Si vous utilisez déjà ces outils pour les plastiques vierges, il est essentiel de vous assurer que votre matériel, votre logiciel et vos ensembles de colorants sont à jour. À partir de là, il s’agit simplement d’ajouter un ou plusieurs nouveaux matériaux recyclés pour contribuer à la couleur et tenir compte de la variabilité inhérente.

Le plastique recyclé est peut-être plus durable, mais il est rarement vert – du moins en ce qui concerne sa teinte.

Bien que les fournisseurs de pigments puissent vous aider à développer vos jeux de colorants, il est préférable que votre organisation les produise en utilisant ses propres machines et équipements de laboratoire. Cela vous permettra de tenir compte de toutes les variations de polymères, de pigments, d’additifs et de processus susceptibles d’avoir un impact sur la couleur. Il est également essentiel de les mettre à jour lorsque les polymères, les réglementations, les fournisseurs ou les pigments changent.

La constitution d’un jeu de colorants demande un peu d’effort, mais c’est un travail essentiel qui portera rapidement ses fruits lorsque vous utiliserez des matériaux recyclés. Vous devrez créer un ensemble d’échantillons pour chaque pigment, en réalisant plusieurs mélanges avec du blanc, ainsi qu’un mélange avec du noir et/ou du masstone pour chaque type de polymère que vous envisagez de mesurer, de préférence en utilisant des matériaux vierges afin d’établir des valeurs de référence. Une fois que vous avez vos échantillons, mesurez-les à l’aide de votre spectrophotomètre. Les concentrations de pigments peuvent ensuite être entrées dans le logiciel de contre-typage des couleurs pour calculer les données optiques, en tenant compte du pigment, du polymère, de l’épaisseur du film, des additifs, etc.

Ce processus doit être répété pour chaque famille de polymères avec laquelle vous travaillez, car les pigments se comporteront différemment dans chaque type. Vous voudrez également mesurer tous les échantillons existants dont les concentrations en pigments sont connues afin de valider votre jeu de colorants.

Si vous utilisez beaucoup de pigments, il est préférable de commencer par un nombre limité, peut-être ceux que vous savez utiliser le plus souvent ou pour une ligne de produits particulière. Vous pouvez élargir la série une fois que vous avez établi le premier groupe de pigments et validé les résultats de la formulation. Une formation adéquate est essentielle pour obtenir des résultats fiables. Les opérateurs doivent avoir au moins une connaissance de base de la théorie des couleurs, y compris des espaces colorimétriques tels que CIELAB ou L*a*b* (luminosité, axes rouge/vert, jaune/bleu) et de différentes mesures telles que le Delta E (∆E), le métamérisme et l’opacité. Ils auront également besoin d’une formation pratique au logiciel de formulation qu’ils utilisent. Le logiciel Datacolor Colibri, par exemple, nécessite généralement trois jours de formation pour un opérateur ayant déjà une certaine expérience de la couleur – plus longtemps s’il a besoin d’une introduction à la théorie de la couleur. Les opérateurs qui ne sont pas encore familiarisés avec la gestion des couleurs devraient envisager de commencer par un logiciel de contrôle de la qualité pour gagner en confiance et en expertise avant de s’attaquer à des formulations complètes.

La mise en place d’un flux de travail numérique peut s’avérer complexe, mais le jeu en vaut la chandelle si vous envisagez de travailler régulièrement avec des matériaux recyclés. Un système de gestion des couleurs bien réglé peut vous aider à obtenir des correspondances de couleurs plus précises, malgré les variations inhérentes aux matériaux recyclés. Une bonne suite logicielle rationalisera également le processus de recherche du bon équilibre entre les matériaux vierges et recyclés, tout en vous aidant à évaluer les résultats colorimétriques pouvant être obtenus avec une combinaison donnée.

À PROPOS DES AUTEURS : En tant qu’ingénieur d’application senior chez Datacolor, Earl W. Balthazar III est responsable des applications logicielles pour les clients. Il travaille dans l’entreprise depuis plus de 20 ans. Fort de 40 ans d’expérience dans le domaine de la correspondance des couleurs et de l’assurance qualité, M. Balthazar est l’expert en matière d’applications logicielles de gestion des couleurs et de solutions personnalisées de Datacolor.

Depuis plus de 30 ans, Rik Mertens fait partie intégrante de Datacolor. En tant qu’expert en la matière pour l’industrie des peintures et des revêtements et spécialiste des applications pour tous les logiciels Datacolor, il connaît les tenants et aboutissants de la gestion des couleurs tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Mr. Mertens travaille avec des comptes clés mondiaux dans l’industrie PCS afin de définir et de mettre en œuvre des solutions de gestion des couleurs adaptées à leurs besoins. Il collabore également avec les chefs de produit et le département R&D pour mettre à jour et améliorer les logiciels Datacolor.