La reducción de peso, la reciclabilidad y el PCR están impulsando los tapones de plástico hacia nuevas direcciones - Maypak

La combinación de aligeramiento, reciclabilidad y resinas posconsumo (PCR) serán tres áreas clave de enfoque a medida que las partes interesadas de la industria continúen trabajando para hacer que las tapas y las resinas de las tapas sean más sostenibles. (El empaque cosmético también ha comenzado gradualmente a innovar, prestando más atención a la sostenibilidad: Botellas de PP con bomba sin aire , Bomba de plástico , Botellas de plástico , etc.)

Aspecto ligero

En las últimas dos décadas, el peso de los envases de bebidas ha mostrado una tendencia a la baja. Los avances en el diseño, el procesamiento y los materiales han permitido a la industria desarrollar soluciones de botellas y tapones con un menor impacto ambiental, ya que se requiere producir, procesar y transportar menos materias primas.

La actualización de los criterios de diseño para el acabado del cuello, es decir, la zona de aplicación del tapón, respalda la tendencia hacia la reducción de peso. Por ejemplo, la transición del acabado PCO 1810, utilizado para refrescos carbonatados, al diseño PCO 1881, ahora estándar, supuso una reducción del 25-35 % en el peso del tapón, con una reducción similar en el propio acabado. Se prevé que la adopción del último estándar de acabado del cuello (26/22) marque otro cambio importante en los próximos años.

En aplicaciones como las botellas de agua ligeras, algunos creen que la oportunidad de reducir el peso se ha estancado. Por lo tanto, aumentar la capacidad de producción cobra mayor importancia. A medida que las tolerancias de rendimiento y dimensionales para estos cierres ligeros se vuelven más estrictas, ciertos grados de resinas de polietileno (PE) que eran comunes hace apenas una década ya no cumplen con los requisitos funcionales y de procesamiento de los nuevos diseños.

Para solucionar estas limitaciones de las resinas convencionales, los proveedores de materiales han desarrollado resinas de PE de alto rendimiento con propiedades mecánicas mejoradas que pueden reducir aún más el peso de las tapas y los cierres.

Estas propiedades se derivan de los avances en el diseño de resinas, como la distribución bimodal del peso molecular y el uso de comonómeros de octeno, que ofrecen ventajas únicas sobre las resinas de PE tradicionales.

Las resinas de alto rendimiento pueden aportar la resistencia al agrietamiento por tensión necesaria para piezas de paredes delgadas, mejorar las propiedades de fluencia y barrera necesarias para bebidas carbonatadas o dosificadas, y proporcionar una mayor fluidez para moldes más grandes y de alta cavidad que permiten fabricar más piezas a la vez. La industria seguirá avanzando hacia tapones más delgados y ligeros, utilizando resinas de PE modernas de alto rendimiento para garantizar su eficacia.

Diseño para la reciclabilidad

A medida que la economía circular cobra mayor impulso, el diseño para la reciclabilidad se ha convertido en un área de mayor preocupación que nunca en toda la cadena de valor. Los cierres que antes constaban de dos o más materiales para cumplir con requisitos como la resistencia a la manipulación o el sellado, ahora cuentan con soluciones de un solo material totalmente reciclables.

Si bien el costo y la eficiencia de producción siguen siendo factores importantes, las nuevas directrices y regulaciones de reciclaje darán forma a los cierres modernos y aumentarán el interés en elementos como las resinas de unión y las resinas de barrera reciclables.

Anteriormente, los cierres de dos piezas, compuestos por una carcasa exterior de polipropileno (PP) y un revestimiento de polietileno de baja densidad (LDPE) u otro material alternativo para garantizar un sellado adecuado, eran el estándar. Si bien aún son comunes en algunas partes de Norteamérica y en ciertas aplicaciones de bebidas, en la mayoría de las regiones se están reemplazando gradualmente por tapas sensoriales de polietileno de alta densidad (HPDE) sin revestimiento. Estos cierres de una sola pieza no solo simplifican la cadena de suministro, reducen la deformación del cuello y mejoran el sellado, sino que también facilitan la adopción de un flujo de cierres de un solo material.

Otro ámbito en el que se consideran los diseños de cierres reciclables es el mercado de envases flexibles para alimentos. La bolsa de pie (SUP) fabricada íntegramente en polietileno (PE) está diseñada para sustituir a las SUP tradicionales, que utilizan una mezcla de materiales para cumplir con los requisitos de rendimiento.

Gracias al desarrollo de resinas de PE avanzadas con propiedades significativamente mejoradas, como la capacidad de barrera y el sellado, cada vez más aplicaciones pueden sustituirse por estructuras de película a base de PE para crear bolsas con base totalmente reciclables. Algunas de estas bolsas también incluyen boquillas y accesorios de PP o PE, especialmente para productos como alimentos infantiles, aderezos y salsas. Para lograr que todo el envase sea reciclable, se prevé que el uso de bolsas, accesorios y cierres de PE se generalice.

Tether es una opción emergente en Norteamérica que ayuda a garantizar que las tapas se recojan junto con el envase, contribuyendo así a reducir la basura. En 2024, como parte de la directiva sobre plásticos de un solo uso, la Unión Europea (UE) exigirá que los cierres de plástico de todos los envases de menos de 3 litros permanezcan sujetos. Esta legislación causó importantes trastornos en la industria de las bebidas y requirió diseños nuevos e innovadores.

Siguiendo el mismo razonamiento que en la UE, podría introducirse una legislación similar en Norteamérica y otros lugares. El sistema de sujeción también ofrece la oportunidad de diferenciar productos y podría popularizarse en Norteamérica a medida que las empresas multinacionales busquen integrar diseños de cierre globales. El desarrollo conjunto entre proveedores de resinas y diseñadores de cierres facilitará estos nuevos diseños y permitirá aprovechar el potencial de materiales con mayor resistencia a la tracción y mejores propiedades de flujo para cierres con cinta y bisagra.

Combinado con PCR

Durante años, los fabricantes han incorporado con éxito resinas postindustriales (RPI), también conocidas como materiales reciclados o de desecho, en piezas moldeadas en ciertos sectores. El uso de RPI va un paso más allá, aprovechando el contenido previamente utilizado por los consumidores o en aplicaciones industriales.

Para incorporar eficazmente el PCR en los sellos para aplicaciones en contacto con alimentos y otras aplicaciones, es necesario considerar muchos factores. En adelante, estos factores desempeñarán un papel más importante a la hora de determinar la cantidad de PCR que se puede mezclar con resina virgen, a medida que las organizaciones busquen maximizar el contenido reciclado en tapas y tapones.

Podría decirse que el aspecto más difícil de incorporar PCR en los tapones hoy en día es la limitada disponibilidad de fuentes de suministro de PCR adecuadas, especialmente para envases de alimentos y bebidas. En cuanto al PE, el HDPE reciclado (rHDPE) procedente de envases de leche y jarras es actualmente el único material convencional aprobado para aplicaciones en contacto con alimentos.

Uno de los desafíos al usar resinas diseñadas originalmente para moldeo por soplado es que sus propiedades no están optimizadas para el moldeo por inyección (y, en menor medida, para el moldeo por compresión). Estos métodos de producción son bastante diferentes, y la alta viscosidad de las resinas de moldeo por soplado representa un reto durante el procesamiento de la línea, que está diseñada para usar resinas de viscosidad mucho menor, comúnmente utilizadas en tapas y cierres. Otras consideraciones de suministro incluyen la calidad, la consistencia y la fiabilidad.

En términos generales, las principales consideraciones técnicas para el desarrollo de tapas con contenido de PCR son los materiales, el procesamiento, los requisitos de aplicación y el diseño de la pieza. Las propiedades del PCR difieren de las de la resina original. Las propiedades del material, como las propiedades mecánicas, la reología, el color, la óptica y las propiedades sensoriales, determinan si un material es adecuado para una aplicación determinada.

Al mismo tiempo, los fabricantes de moldes deben determinar si las piezas se pueden producir sin realizar cambios importantes en los equipos de moldeo y la capacidad de producción existentes, o si se requieren pasos adicionales relacionados con el almacenamiento, la manipulación y la composición.

En la mayoría de los casos, la especificación del material para PCR es muy amplia. Si a esto le sumamos las diferencias inherentes en las propiedades entre las PCR disponibles actualmente y las resinas originales para tapas y cierres, se produce un rango de proceso modificado con mayor variabilidad en el tamaño y el rendimiento de las piezas. Si los fabricantes de moldes no comprenden y abordan completamente estas diferencias durante la producción de cierres, pueden surgir problemas adicionales en etapas posteriores, como el embotellado y el uso final.

Para abordar este desafío, el diseño de la punta debe evaluarse en función de los requisitos de la aplicación. Desde una perspectiva de sostenibilidad, es importante sopesar las ventajas de la reducción de peso frente a las del PCR para determinar qué enfoque es más viable y cuál ofrece mayores beneficios en relación con el impacto ambiental.

Es probable que las resinas vírgenes preparadas para PCR, diseñadas específicamente para este proceso, se vuelvan más comunes a medida que se intensifiquen los esfuerzos por introducir nuevas fuentes de suministro de PE reciclado. En muchos casos, los mismos avances en las resinas para tapas que facilitan la reducción de peso también ofrecen mejores propiedades mecánicas y reológicas, lo que permite a los fabricantes y propietarios de marcas utilizar más material reciclado en tapas y envases de alimentos.

Se prevé que estas innovaciones en materia de sostenibilidad, centradas en los cierres y las resinas para cierres, continúen durante los próximos 10 años, impulsadas por la legislación y las demandas de los consumidores. La colaboración entre los actores de la cadena de suministro (fabricantes, fabricantes de herramientas, propietarios de marcas y proveedores de materiales) impulsará este esfuerzo año tras año.

Es imposible decir con exactitud cuán diferentes serán los cierres para finales de siglo, pero sin duda incorporarán las innovaciones incipientes en materia de sostenibilidad de hoy en día.