La ligereza, la reciclabilidad y el PCR están impulsando las tapas de plástico hacia nuevas direcciones - Maypak

La combinación de reducción de peso, reciclabilidad y resina posconsumo (PCR) serán tres áreas clave en las que se centrarán los actores de la industria, a medida que sigan trabajando para 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 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.

Una actualización del estándar de diseño para los acabados del cuello de las botellas, concretamente en lo que respecta al área de aplicación del tapón, respalda la tendencia hacia la reducción de peso. Por ejemplo, la transición del acabado PCO 1810 para refrescos carbonatados al estándar actual PCO 1881 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 de las botellas (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 de estos cierres ligeros se vuelven más estrictas, los grados específicos de resinas de polietileno (PE) que eran comunes hace apenas una década a menudo 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 tapones.

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 aumentar la resistencia al agrietamiento por tensión necesaria para piezas de paredes delgadas, mejorar la resistencia a la fluencia y las propiedades de barrera requeridas para bebidas carbonatadas o dosificadas, y proporcionar mayor fluidez para moldes más grandes y de alta cavidad que fabrican más piezas a la vez. La industria seguirá avanzando hacia tapas más delgadas y ligeras, utilizando resinas de PE modernas de alto rendimiento para garantizar su eficacia.

02. 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 atención en toda la cadena de valor que nunca antes. Las tapas que antes se componían de dos o más materiales para cumplir con requisitos como la resistencia a la manipulación o las propiedades de 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 tapones modernos y aumentarán el interés en elementos como las resinas aglutinantes y de barrera reciclables.

Anteriormente, el estándar era una tapa de dos piezas compuesta por una carcasa de polipropileno (PP) con un revestimiento de polietileno de baja densidad (LDPE) u otro material para garantizar un sellado adecuado. Si bien las tapas de dos piezas aún son comunes en algunas regiones de Norteamérica y en ciertas aplicaciones de bebidas, en la mayoría de las regiones se están reemplazando gradualmente por tapas de botella sensoriales, sin revestimiento y de polietileno de alta densidad (HPDE). Estas tapas 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 flujos de tapas de un solo material.

Otro aspecto a considerar en el diseño de cierres para facilitar el reciclaje es el mercado de envases flexibles para alimentos. Todas las bolsas de pie de polietileno (PE) están diseñadas para reemplazar las bolsas de pie tradicionales que utilizan materiales híbridos para cumplir con los requisitos de rendimiento.

Gracias al desarrollo de resinas de PE avanzadas con propiedades significativamente mejoradas, como las de barrera y 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, condimentos y salsas. Para lograr que todo el envase sea reciclable, se prevé que el uso de bolsas, accesorios y cierres de PE puro 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 ha provocado importantes cambios en la industria de las bebidas, lo que exige diseños nuevos e innovadores.

Siguiendo el mismo razonamiento que 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 globales de cierre. 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 bisagras.

03. PCR de unión

Durante muchos años, los fabricantes han incorporado con éxito resinas postindustriales (PIR), también conocidas como materiales de desecho o reciclados, en piezas moldeadas en ciertos sectores. La incorporación de PCR va un paso más allá al utilizar contenido previamente empleado 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, ya que las organizaciones buscan 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 presenta dificultades durante el procesamiento en una línea de producción 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 confiabilidad.

En términos generales, los principales factores técnicos a considerar en 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, tales 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 mezcla.

En la mayoría de los casos, las especificaciones de los materiales para PCR son muy generales. 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 cambio en el rango de parámetros del proceso, con una mayor variabilidad en el tamaño y el rendimiento de las piezas. Si los fabricantes de moldes no comprenden ni abordan completamente estas diferencias durante la producción de tapas, 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 junto con las ventajas del PCR para determinar qué enfoque es más viable y cuál ofrece mayores beneficios en relación con el impacto ambiental.

Las resinas vírgenes preparadas para PCR, diseñadas específicamente para este proceso, podrían volverse 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 promueven 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, aplicadas a cierres y resinas para tapones, continúen durante los próximos 10 años, impulsadas por la demanda de legisladores y consumidores que genere nuevas soluciones comerciales. La colaboración entre los actores de la cadena de suministro (fabricantes, fabricantes de herramientas, propietarios de marcas y proveedores de materiales) impulsará este trabajo 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.