L'ÉVOH — copolymère éthylène-alcool vinylique — est l'un des matériaux barrières les plus importants dans les emballages alimentaires flexibles modernes. Il n'est généralement pas utilisé comme film autonome mais comme couche barrière fonctionnelle au sein d'une structure de film multicouche, où sa capacité exceptionnelle à bloquer la transmission de l'oxygène détermine la durée de conservation des emballages pour produits alimentaires sensibles à l'oxygène. Comprendre ce que fait ÉVOH, comment il fonctionne et où se situent ses limites est utile pour les producteurs de produits alimentaires, les acheteurs d'emballages et toute personne spécifiant des sacs aseptiques ou des emballages bag-in-box pour les produits liquides.
Qu’est-ce qu’ÉVOH ?
L'EVOH est un polymère thermoplastique produit par saponification (conversion chimique) d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle. Le matériau résultant combine un composant éthylène qui offre une aptitude au traitement et une résistance à l'humidité avec un composant alcool vinylique qui fournit des propriétés exceptionnelles de barrière à l'oxygène. Le rapport éthylène/alcool vinylique dans le copolymère — exprimé en pourcentage molaire d'éthylène — affecte l'équilibre entre les performances de barrière à l'oxygène et la sensibilité à l'humidité : une teneur plus faible en éthylène donne une meilleure barrière à l'oxygène mais une sensibilité à l'humidité plus élevée ; une teneur plus élevée en éthylène réduit la sensibilité à l’humidité tout en réduisant légèrement la performance de la barrière.
Les qualités commerciales EVOH utilisées dans les emballages alimentaires ont généralement une teneur en éthylène de 27 à 44 pour cent en moles, la qualité spécifique étant sélectionnée en fonction des exigences de traitement et de l'équilibre de barrière et de résistance à l'humidité nécessaire pour l'application.
Pourquoi la performance de la barrière à l'oxygène d'EVOH est importante
L’oxygène est la principale cause de détérioration de la qualité de la plupart des produits alimentaires liquides emballés. Dans les jus et concentrés de fruits, l’oxygène réagit avec l’acide ascorbique (vitamine C), les anthocyanes (pigments de couleur) et les composés aromatiques volatils, provoquant un brunissement, une perte de vitamines et une dégradation de la saveur. Dans le vin, l’oxygène entraîne l’oxydation des composés phénoliques et des esters volatils, provoquant la perte du caractère fruité frais et le développement d’arômes désagréables. Dans les huiles comestibles, l’oxygène déclenche l’oxydation des lipides – le rancissement. Dans les produits laitiers, l’oxygène contribue au développement de saveurs désagréables et à la dégradation des vitamines.
La vitesse à laquelle l'oxygène atteint le produit dans un emballage scellé est mesurée par le taux de transmission de l'oxygène (OTR) du matériau d'emballage, c'est-à-dire la quantité d'oxygène qui traverse une zone définie du matériau par jour dans des conditions stetardisées. Un OTR inférieur signifie de meilleures performances de barrière à l’oxygène et une durée de conservation plus longue du produit.
Les performances de barrière à l'oxygène de l'EVOH sont considérablement meilleures que celles des polymères d'emballage standard :
| Matériel | OTR (cc/m²/jour à 23°C, 0% HR) | Niveau de barrière relatif |
|---|---|---|
| LDPE (film PE standard) | ~7 000 – 11 000 | Mauvaise barrière |
| ANIMAL DE COMPAGNIE | ~50 – 100 | Barrière modérée |
| Nylon (PA6) | ~30 – 60 | Barrière modérée |
| EVOH (32 mol% d'éthylène) | ~0,1 – 0,5 | Excellente barrière (dans des conditions sèches) |
| Feuille d'aluminium (9 microns) | ~0,001 – 0,01 | Barrière ultra haute (proche de zéro) |
L'EVOH dans des conditions sèches offre des performances de barrière à l'oxygène environ 100 à 10 000 fois supérieures à celles d'un film PE standard. Cela signifie qu'un emballage incorporant une couche d'EVOH peut maintenir un environnement pauvre en oxygène à l'intérieur de l'emballage scellé pendant des mois, protégeant ainsi le produit de la détérioration par oxydation tout au long de la durée de conservation prévue.
Limite critique d'EVOH : sensibilité à l'humidité
Les performances exceptionnelles de barrière à l'oxygène de l'EVOH dans des conditions sèches diminuent considérablement à mesure que l'humidité augmente. Les groupes alcool vinylique de l'EVOH qui assurent la performance de la barrière sont hydrophiles : ils absorbent l'eau du milieu environnant. À mesure que la couche EVOH absorbe l’humidité, sa structure cristalline est perturbée et la perméabilité à l’oxygène augmente. À une humidité relative élevée (80 à 100 % d'humidité relative), la performance de la barrière à l'oxygène de l'EVOH peut diminuer d'un facteur de 10 à 100 par rapport aux conditions sèches, selon le grade spécifique.
Cette sensibilité à l’humidité est la raison pour laquelle l’EVOH est rarement utilisé comme couche de surface dans les emballages alimentaires. Il doit être positionné comme couche intermédiaire dans une construction en film multicouche, protégé des deux côtés par des couches de polymère résistantes à l'humidité. Les couches externe et interne de PE, PP ou PET agissent comme des barrières contre l'humidité qui protègent l'EVOH de l'humidité environnementale et de l'humidité présente dans le produit lui-même, maintenant la couche EVOH dans un état de faible humidité où ses performances de barrière à l'oxygène sont maximisées.
Une structure de film multicouche typique incorporant EVOH pour les emballages alimentaires aseptiques est : PE/adhésif/EVOH/adhésif/PE. Les couches de PE offrent une protection contre l'humidité à la couche intermédiaire d'EVOH, une thermoscellabilité (PE interne) et une intégrité structurelle. L'EVOH fournit la barrière à l'oxygène. Les couches de liaison adhésives lient les couches incompatibles de PE et d'EVOH avec une adhérence intercouche suffisante pour empêcher le délaminage pendant le traitement et l'utilisation.
EVOH vs feuille d'aluminium dans la construction de sacs aseptiques
Pour les sacs aseptiques et les emballages bag-in-box, le choix entre un film multicouche contenant de l'EVOH et une feuille d'aluminium laminée implique un compromis entre performances de barrière, transparence et coût :
Stratifié de papier d'aluminium
La feuille d'aluminium d'une épaisseur de 9 microns offre essentiellement un OTR nul et une transmission de la lumière nulle – la performance de barrière la plus élevée disponible. Il est imperméable à la fois à l'oxygène et à la lumière, ce qui en fait la norme pour les applications de durée de conservation les plus exigeantes : jus concentrés, produits à base de tomates et autres produits alimentaires très sensibles à l'oxygène nécessitant une durée de conservation ambiante de 12 à 24 mois. L'inconvénient est que le papier d'aluminium rend le sac opaque (le produit n'est pas visible à travers l'emballage), ajoute du poids et du coût des matériaux par rapport aux constructions constituées uniquement de film et crée des problèmes de recyclage.
PET métallisé (PET plaqué aluminium)
Le PET métallisé utilise une très fine couche d'aluminium (environ 0,02 à 0,05 microns) déposée en phase vapeur sur la surface d'un film PET. Il offre des performances de barrière élevées nettement supérieures à celles du PE ou du PET standard, sans toutefois approcher l'OTR proche de zéro d'une feuille d'aluminium épaisse. Le PET métallisé est plus léger, plus rentable et plus flexible que le stratifié en aluminium, ce qui le rend adapté aux sacs aseptiques à haute barrière pour lesquels le zéro OTR absolu n'est pas requis. Il est opaque (la couche d'aluminium bloque la lumière) mais constitue une bonne barrière pour une large gamme d'applications d'emballage alimentaire.
Film composite EVOH
L'EVOH dans une structure multicouche PE/EVOH/PE ou PET/EVOH/PE offre une excellente barrière à l'oxygène à un coût de matériau inférieur à celui des constructions à base d'aluminium et, surtout, maintient la transparence du film si les couches externes sont claires. Pour les applications où la visibilité du produit est valorisée (emballage destiné au consommateur où la transparence est un argument de vente, certaines applications de jus et de boissons), les films composites EVOH permettent un emballage clair ou translucide avec des performances de barrière à l'oxygène élevées. Le compromis est qu'EVOH ne fournit aucune barrière lumineuse : les produits sensibles à la lumière nécessitent toujours une couche extérieure opaque ou un emballage secondaire pour la protection contre la lumière.
Composite EVOH métallisé combiné
Les constructions de films les plus performantes pour les sacs aseptiques combinent du PET métallisé ou de l'EVOH avec des couches barrières supplémentaires, fournissant à la fois une barrière à l'oxygène et une barrière à la lumière dans une structure plus légère qu'une feuille stratifiée solide. Il s'agit des constructions à « barrière ultra-élevée » utilisées pour les produits ayant les exigences de durée de conservation les plus exigeantes et pour lesquels le zéro OTR absolu d'une feuille épaisse n'est pas réalisable avec des alternatives de film. Les sacs aseptiques à haute et ultra-haute barrière de Ruijin Xinchen utilisent ces constructions de matériaux combinées.
EVOH dans des sacs aseptiques : exemples d'application
Les films multicouches à base d'EVOH sont utilisés sur toute la gamme de produits alimentaires liquides conditionnés en sachets aseptiques :
- Jus de fruits et jus de légumes concentrés : La protection contre la vitamine C et les anthocyanes nécessite une barrière élevée à l’oxygène. Les sacs stratifiés en composite EVOH ou en papier d'aluminium maintiennent la qualité du concentré de jus pendant 12 mois à température ambiante.
- Conditionnement du vin (format BIB) : Les sacs EVOH ou PET métallisés à haute barrière pour le vin en bag-in-box maintiennent la fraîcheur du vin à la fois avant l'ouverture (en le protégeant de l'oxydation en entrepôt) et après l'ouverture (en limitant l'oxydation provoquée par la perméation pendant la période de distribution de 4 à 6 semaines).
- Produits laitiers (transformés UHT) : Les sacs aseptiques pour le lait UHT, la crème et les produits laitiers liquides utilisent des films composites EVOH qui fournissent une barrière à l'oxygène sans l'opacité du papier d'aluminium, permettant ainsi la visibilité du produit dans certains formats destinés au consommateur.
- Huile alimentaire : L'oxydation de l'huile (rancissement) est provoquée par l'oxygène et accélérée par la lumière. Les sacs aseptiques à haute barrière pour huiles comestibles utilisent des structures opaques – composites PET/EVOH métallisés ou stratifiés en feuille d'aluminium – qui traitent à la fois la transmission de l'oxygène et de la lumière.
- Extraits de plantes et additifs alimentaires : Les ingrédients liquides de grande valeur nécessitant une longue durée de conservation ambiante sans chaîne du froid utilisent des sacs aseptiques à très haute barrière où le coût plus élevé du film barrière est justifié par la valeur du produit et les exigences de durée de conservation.
Foire aux questions
Les aliments EVOH sont-ils sûrs ?
EVOH est approuvé pour les applications en contact avec les aliments sur tous les principaux marchés réglementaires. Aux États-Unis, l'EVOH est répertorié sous la FDA 21 CFR 177.1360 en tant qu'additif alimentaire indirect destiné à être utilisé dans les articles entrant en contact avec les aliments. Dans l'UE, l'EVOH est inclus dans la liste positive des monomères en vertu du règlement (UE) 10/2011 relatif aux matériaux et objets en plastique destinés à entrer en contact avec des aliments. EVOH produit une migration minimale dans les aliments — le polymère est très stable dans des conditions normales de contact alimentaire — et ne présente aucun problème de sécurité alimentaire lorsqu'il est utilisé dans les paramètres spécifiés dans les réglementations applicables en matière de contact alimentaire.
Le film EVOH peut-il être recyclé ?
Films multicouches contenant EVOH ne sont généralement pas recyclables via les flux de recyclage standard du plastique mono-matériau, car les différentes couches de polymère ne peuvent pas être facilement séparées. Il s’agit d’une limitation reconnue des films barrières multicouches et d’un domaine de développement actif dans l’industrie de l’emballage. Les films barrières mono-matériaux — offrant des performances de barrière à l'oxygène adéquates à partir d'une seule famille de polymères compatibles (structures entièrement en PE ou entièrement en PP intégrant des couches barrières modifiées) — sont en cours de développement comme alternatives recyclables aux films multicouches EVOH, bien qu'ils n'atteignent pas encore les performances de barrière d'EVOH pour les applications exigeantes. Pour les produits alimentaires de grande valeur pour lesquels la performance de la barrière EVOH est requise pour éviter la détérioration, l'équilibre environnemental de la prévention du gaspillage alimentaire (qui a un impact environnemental beaucoup plus élevé que l'emballage lui-même) favorise généralement le film barrière EVOH par rapport aux alternatives recyclables à faible barrière qui permettent la détérioration du produit.
Quelle est la différence entre l'EVOH et le PVDC (Saran) comme barrières à l'oxygène ?
Les deux EVOH and PVDC (chlorure de polyvinylidène) sont des matériaux barrières à l'oxygène haute performance utilisés dans les emballages alimentaires. L'EVOH offre de meilleures performances de barrière à l'oxygène que le PVDC dans des conditions sèches, est plus acceptable pour l'environnement (le PVDC contient du chlore et crée des défis réglementaires pour l'élimination par incinération) et est généralement préféré pour le développement de nouveaux emballages. Le PVDC a une sensibilité à l'humidité plus faible que l'EVOH — ses performances de barrière sont plus stables à une humidité élevée — ce qui lui confère un avantage dans les applications à forte humidité. Dans la pratique, l'EVOH doté de couches extérieures en PE appropriées protégeant l'humidité a largement remplacé le PVDC dans les applications d'emballage alimentaire aseptique.
L'épaisseur de la couche d'EVOH affecte-t-elle les performances de la barrière ?
Oui. Épaisseur de la couche EVOH dans une structure de film multicouche affecte directement l’OTR – des couches d’EVOH plus épaisses offrent une meilleure barrière à l’oxygène. Cependant, au-dessus d'un certain seuil d'épaisseur (généralement 3 à 5 microns dans une structure coextrudée), l'amélioration progressive de la barrière par micron supplémentaire d'EVOH diminue et d'autres facteurs (consistance du traitement du film, qualité de la couche adhésive, épaisseur totale du film) deviennent plus importants. La plupart des films d'emballage alimentaire coextrudés utilisent des couches d'EVOH de 3 à 8 microns dans le cadre d'une épaisseur totale du film comprise entre 70 et 200 microns. La teneur en EVOH représente 2 à 10 % de l'épaisseur totale du film mais est responsable de la majorité des performances de barrière à l'oxygène.
Haute barrière Sacs aseptiques avec EVOH de Ruijin Xinchen
Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. fabrique des sacs aseptiques et des emballages bag-in-box en utilisant des constructions de films à barrière standard, à haute barrière et à ultra-haute barrière incorporant des combinaisons de PET métallisé, de composite EVOH, de stratifié de feuille d'aluminium pur et de film PE. Ligne de production en une étape couvrant le moulage de valves, le soufflage de film, le laminage et la fabrication de sacs dans une installation nationale de haute technologie certifiée QS à Ruijin, Jiangxi, Chine. Plage de capacité de 1 L à 220 L pour les applications alimentaires, de boissons, de produits laitiers, d'huiles comestibles et de liquides spéciaux.
Contactez-nous pour discuter des exigences de spécifications de barrière pour votre produit, demander des données OTR sur le film et obtenir des échantillons et des tarifs.
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