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El peso ligero, la reciclabilidad y la polimerización en cadena están impulsando las tapas de plástico en nuevas direcciones - Maypak

Julio 04, 2022

La combinación de aligeramiento, reciclabilidad y resina 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 para tapas sean más sostenibles.


01.   Ver Ligero                                                                                                      


En las últimas dos décadas, el peso de los envases de bebidas ha ido disminuyendo. Los avances en el diseño, el procesamiento y los materiales de las piezas han permitido a la industria desarrollar soluciones de botellas y cierres que tienen un menor impacto ambiental, ya que se necesita producir, procesar y enviar menos materias primas.


Una actualización del estándar de diseño para los acabados del cuello, a saber, el área de aplicación de la tapa, respalda la tendencia hacia el aligeramiento. Por ejemplo, la transición de un acabado PCO 1810 para refrescos carbonatados al diseño PCO 1881 estándar actual resultó en una reducción del 25-35 % en el peso de la tapa, con una reducción similar en el acabado mismo. Se espera que la adopción del último estándar de acabado de cuello (26/22) marque otro cambio importante en los próximos años.


En aplicaciones como botellas de agua livianas, algunos creen que la oportunidad de reducir el peso se ha estancado. Por lo tanto, aumentar la capacidad de producción tiene mayor importancia. A medida que las tolerancias dimensionales y de rendimiento de estos cierres livianos se vuelven más estrictas, los grados específicos de resinas de polietileno (PE) que eran comunes hace solo una década a menudo ya no pueden cumplir con los requisitos funcionales y de procesamiento en los nuevos diseños.


Para abordar estas limitaciones de las resinas comerciales, 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 tapones.


Estas propiedades provienen 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 aumentar la resistencia al agrietamiento por tensión requerida para piezas de paredes delgadas, mejorar la resistencia a la fluencia y las propiedades de barrera requeridas para bebidas carbonatadas o medidas, y proporcionar un mayor flujo para moldes más grandes y de gran cavidad que fabrican más piezas a la vez. La industria continuará avanzando con tapas más delgadas y livianas, utilizando modernas resinas de PE de alto rendimiento para garantizar el rendimiento.


02   Diseño para reciclabilidad                                                                                                


A medida que la circularidad continúa cobrando impulso, el diseño para la reciclabilidad se ha convertido en un área de mayor atención en toda la cadena de valor que nunca. Las tapas que alguna vez estuvieron compuestas de dos o más materiales para cumplir con requisitos como la resistencia a la manipulación o las propiedades de sellado ahora tienen soluciones de un solo material totalmente reciclables.


Si bien el costo y la eficiencia de la producción siguen siendo factores importantes, las nuevas pautas y regulaciones de reciclaje darán forma a las tapas modernas y aumentarán el interés en elementos como las resinas de barrera reciclables y aglutinantes.


En el pasado, una cubierta de dos piezas que constaba de una carcasa de polipropileno (PP) con un PE de baja densidad (LDPE) o un revestimiento alternativo para garantizar un rendimiento de sellado adecuado era estándar. Los tapones de dos piezas todavía son comunes en algunas regiones de América del Norte y en algunas aplicaciones de bebidas, pero en la mayoría de las regiones, los tapones de dos piezas se están eliminando gradualmente a favor de la tapa de botella sensorial, sin forro, de PE de alta densidad (HPDE). Estos tapones de una pieza no solo simplifican la cadena de suministro, reducen la deformación del cuello y mejoran el sellado, sino que también facilitan la adopción de flujos de tapones de un solo material.


Otra área de consideración para los diseños de tapas para reciclabilidad es el mercado de envases de alimentos flexibles. Todas las bolsas de pie (SUP) de PE están diseñadas para reemplazar las SUP tradicionales que usan materiales híbridos para ayudar a cumplir con los requisitos de rendimiento.


Con el desarrollo de resinas de PE avanzadas con propiedades significativamente mejoradas, como las propiedades de barrera y sellado, se pueden reemplazar cada vez más aplicaciones con estructuras de película a base de PE para crear bolsas verticales totalmente reciclables. Algunas de estas bolsas también contienen boquillas y accesorios fabricados en PP o PE, especialmente para productos como papillas, condimentos y salsas. Para que todo el paquete sea reciclable, se espera que el uso de bolsas, accesorios y cierres de PE completos sea más común.

Tether es una opción emergente en América del Norte que ayuda a garantizar que las tapas se recolecten con el contenedor mientras ayuda a reducir la basura. En 2024, como parte de la Directiva sobre plásticos de un solo uso, la Unión Europea (UE) requerirá cierres de plástico para que todos los contenedores de menos de 3 litros permanezcan unidos/atados. Esta legislación ha causado una interrupción significativa en la industria de las bebidas, lo que requiere diseños nuevos e innovadores.


Siguiendo el mismo razonamiento que la UE, se podría introducir una legislación similar en América del Norte y en otros lugares. Tethering también ofrece una oportunidad para diferenciar productos y puede volverse popular en América del Norte a medida que las empresas multinacionales buscan integrar diseños cerrados globales. El desarrollo conjunto entre los proveedores de resinas y los diseñadores de cierres facilitará estos nuevos diseños y desbloqueará el potencial de los materiales con mayor resistencia a la tracción y propiedades de flujo para los cierres de cinta y de sujeción con bisagras.


03.   Unión PCR                                                                                                          


Los procesadores han incorporado con éxito resinas postindustriales (PIR), también conocidas como materiales de desecho/remolidos, en piezas moldeadas en ciertas industrias durante muchos años. La incorporación de PCR va un paso más allá al usar contenido que antes usaban los consumidores o en aplicaciones industriales de uso final.


Se deben considerar muchos factores para incorporar de manera efectiva la PCR en los sellos para aplicaciones en contacto con alimentos y sin contacto con alimentos. En el futuro, estos factores desempeñarán un papel más importante en la determinación de la cantidad de PCR que es factible mezclar con resina virgen, ya que las organizaciones buscan maximizar la cantidad de contenido reciclado en tapas y tapones.

Podría decirse que el aspecto más difícil de incorporar PCR en las tapas hoy en día es la disponibilidad limitada de flujos de suministro de PCR adecuados, especialmente para el envasado de alimentos y bebidas. Para el PE, el HDPE reciclado (rHDPE) de la leche soplada y las jarras es actualmente el único material principal aprobado para aplicaciones en contacto con alimentos.


Uno de los desafíos del uso de resinas diseñadas originalmente para el moldeo por soplado es que sus propiedades no están optimizadas para el moldeo por inyección (y el moldeo por compresión, en menor medida). Estos métodos de producción son bastante diferentes, y la alta viscosidad de las resinas de moldeo por soplado presenta desafíos durante el procesamiento en una línea de producción diseñada para usar resinas de viscosidad mucho más baja que se usan comúnmente en tapas y cierres. Otras consideraciones de suministro incluyen calidad, consistencia y confiabilidad.


A un alto nivel, los principales factores técnicos a considerar en el desarrollo de tapones con contenido de PCR son los materiales, el procesamiento, los requisitos de aplicación y el diseño de la pieza. Las propiedades de PCR difieren de las de la resina original. Las propiedades del material, como las propiedades mecánicas, la reología, el color y la óptica, y las propiedades sensoriales, determinan si un material es adecuado para una aplicación determinada.


Al mismo tiempo, los moldeadores deben determinar si las piezas se pueden producir sin cambios importantes en el rendimiento y el equipo de moldeo existente, o si se requieren pasos adicionales relacionados con el almacenamiento, la manipulación y la mezcla.


En la mayoría de los casos, las especificaciones de materiales para PCR son muy amplias. Cuando se combina con las diferencias de propiedades inherentes entre los PCR disponibles en la actualidad y las resinas originales para tapas y tapones, lo que surge es una ventana de proceso alterada con una variabilidad adicional en el tamaño y el rendimiento de las piezas. Si los moldeadores no entienden completamente ni abordan estas diferencias durante la producción de tapas, pueden surgir más desafíos en el proceso posterior, el embotellado y el uso final.


Para abordar este desafío, el diseño de la punta debe evaluarse en relación con los requisitos de la aplicación. Desde una perspectiva de sostenibilidad, es importante sopesar los beneficios del aligeramiento combinados con los beneficios de PCR para comprender qué enfoque es más factible y cuál ofrece mayores beneficios en relación con el impacto ambiental.


Las resinas vírgenes "preparadas para PCR" adaptadas para PCR pueden volverse más comunes a medida que se hagan más esfuerzos para introducir nuevos flujos de suministro de PE reciclado. En muchos casos, los mismos desarrollos en resinas para tapas que promueven el aligeramiento también ofrecen propiedades mecánicas y reológicas mejoradas, lo que permite a los procesadores y propietarios de marcas usar más contenido reciclado en tapas y envases de alimentos.


Se espera que estas innovaciones impulsadas por la sustentabilidad en tapones y resinas para tapones continúen durante los próximos 10 años a medida que la demanda de legisladores y consumidores impulse nuevas soluciones comerciales. La colaboración entre los actores de la cadena de suministro (fabricantes, fabricantes de herramientas, propietarios de marcas y proveedores de materiales) hará avanzar este trabajo año tras año.

Es imposible decir exactamente cuán diferentes serán los cierres para fines de siglo, pero ciertamente incorporarán las incipientes innovaciones de sustentabilidad de la actualidad.


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