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Leggerezza, riciclabilità e PCR stanno spingendo i tappi in plastica verso nuove direzioni: Maypak

Maggio 26, 2023


La combinazione di alleggerimento, riciclabilità e resine post-consumo (PCR) saranno tre aree chiave di interesse poiché le parti interessate del settore continuano a lavorare per rendere i tappi e le resine dei tappi più sostenibili. (Anche il packaging cosmetico ha gradualmente iniziato a innovare, prestando maggiore attenzione a sostenibilità:Bottiglie per pompa airless in PP,Pompa di plastica,Bottiglie di plastica, eccetera.)



Sembra leggero


Negli ultimi due decenni, il peso degli imballaggi per bevande ha mostrato una tendenza a diminuire sempre di più. I progressi nella progettazione delle parti, nella lavorazione e nei materiali hanno consentito all'industria di sviluppare soluzioni per bottiglie e chiusure che hanno un minore impatto ambientale perché è necessario produrre, lavorare e trasportare meno materie prime.


Un aggiornamento dei criteri di progettazione per la finitura del manico, ovvero l'area di applicazione del cappuccio, supporta la tendenza all'alleggerimento. Ad esempio, il passaggio dalla finitura PCO 1810 utilizzata per le bibite gassate al design ora standard PCO 1881 ha comportato una riduzione del 25-35% del peso della chiusura, con una riduzione simile della finitura stessa. L'adozione dell'ultimo standard di finitura del manico (26/22) dovrebbe segnare un altro importante cambiamento nei prossimi anni.


In applicazioni come le bottiglie d'acqua leggere, alcuni ritengono che l'opportunità di ridurre il peso sia in fase di stallo. Pertanto, l'aumento della capacità produttiva ha un significato maggiore. Poiché le prestazioni e le tolleranze dimensionali per queste chiusure leggere si restringono, gradi specifici di resine di polietilene (PE) che erano comuni solo un decennio fa spesso non sono più in grado di soddisfare i requisiti funzionali e di lavorazione nei nuovi progetti.


Per affrontare questi limiti delle resine di base, i fornitori di materiali hanno sviluppato resine PE ad alte prestazioni con proprietà meccaniche migliorate che possono ridurre ulteriormente il peso di tappi e chiusure.


Queste proprietà derivano dai progressi nella progettazione delle resine, come la distribuzione bimodale del peso molecolare e l'uso di comonomeri di ottene, che offrono vantaggi unici rispetto alle tradizionali resine PE.


Le resine ad alte prestazioni possono aggiungere la resistenza allo stress-cracking necessaria per le parti a parete sottile, migliorare le proprietà di scorrimento e barriera necessarie per le bevande gassate o dosate e fornire un flusso più elevato per stampi più grandi e ad alta cavità che realizzano più parti contemporaneamente. L'industria continuerà ad andare avanti con chiusure più sottili e leggere, utilizzando moderne resine PE ad alte prestazioni per garantire le prestazioni.


  


Design per la riciclabilità


Mentre la circolarità continua a guadagnare slancio, il design per la riciclabilità è diventato un'area di maggiore preoccupazione che mai lungo la catena del valore. Le chiusure che un tempo erano costituite da due o più materiali per requisiti come la resistenza alla manomissione o le prestazioni di tenuta ora dispongono di soluzioni monomateriale completamente riciclabili.


Mentre i costi e l'efficienza produttiva rimangono fattori importanti, le nuove linee guida e normative sul riciclaggio daranno forma alle chiusure moderne e aumenteranno l'interesse per elementi come le resine leganti e barriera riciclabili.


In passato, le chiusure in due pezzi costituite da un guscio esterno in polipropilene (PP) con un rivestimento in PE a bassa densità (LDPE) o un rivestimento alternativo per garantire prestazioni di tenuta adeguate erano standard. Le chiusure a due pezzi sono ancora comuni in alcune parti del Nord America e in alcune applicazioni per bevande, ma nella maggior parte delle regioni le chiusure a due pezzi vengono gradualmente eliminate a favore di tappi sensoriali, non foderati, in PE ad alta densità (HPDE). Queste chiusure monopezzo non solo semplificano la catena di fornitura, riducono la distorsione del collo e migliorano le tenute, ma facilitano anche l'adozione di un flusso di chiusura monomateriale.


Un'altra area in cui vengono presi in considerazione i progetti di chiusure riciclabili è il mercato degli imballaggi flessibili per alimenti. La custodia stand-up (SUP) interamente in PE è progettata per sostituire i SUP tradizionali, che utilizzano una miscela di materiali per soddisfare i requisiti prestazionali.


Con lo sviluppo di resine PE avanzate con proprietà significativamente migliorate come barriera e sigillabilità, sempre più applicazioni possono essere sostituite con strutture di film a base di PE per creare buste stand-up completamente riciclabili. Alcuni di questi sacchetti contengono anche beccucci e raccordi in PP o PE, soprattutto per prodotti come pappe, condimenti e salse. Per rendere l'intero pacchetto riciclabile, si prevede che l'uso di tutti i sacchetti, raccordi e chiusure in PE diventi più comune.


Tether è un'opzione emergente in Nord America che aiuta a garantire che i tappi vengano raccolti con il contenitore, contribuendo nel contempo a ridurre i rifiuti. Nel 2024, come parte della direttiva sulla plastica monouso, l'Unione Europea (UE) richiederà che le chiusure in plastica su tutti i contenitori sotto i 3 litri rimangano attaccate/legate. Questa legislazione ha causato gravi interruzioni all'industria delle bevande e ha richiesto design nuovi e innovativi.

Seguendo lo stesso ragionamento dell'UE, una legislazione simile potrebbe essere introdotta in Nord America e altrove. Il tethering rappresenta anche un'opportunità per differenziare i prodotti e potrebbe diventare popolare in Nord America poiché le aziende multinazionali cercano di integrare progetti di chiusura globali. Il co-sviluppo tra fornitori di resina e progettisti di chiusure faciliterà questi nuovi progetti e sbloccherà il potenziale di materiali con maggiore resistenza alla trazione e proprietà di flusso per chiusure a nastro e a cerniera.


  


Combinato con PCR


Per anni, i trasformatori hanno incorporato con successo resine post-industriali (PIR), note anche come materiali di scarto/rimacinato, in parti stampate in alcuni settori. Fai un ulteriore passo avanti nella PCR utilizzando i contenuti precedentemente utilizzati dai consumatori o nelle applicazioni per uso finale industriale.


Molti fattori devono essere considerati per incorporare efficacemente la PCR nelle guarnizioni per applicazioni a contatto con alimenti e non. Andando avanti, questi fattori giocheranno un ruolo maggiore nel determinare la quantità di PCR che è possibile miscelare con la resina vergine poiché le organizzazioni mirano a massimizzare il contenuto riciclato in tappi e tappi.


Probabilmente l'aspetto più difficile dell'incorporazione della PCR nei tappi oggi è la disponibilità limitata di flussi di fornitura di PCR adeguati, in particolare per l'imballaggio di alimenti e bevande. Per il PE, l'HDPE riciclato (rHDPE) da latte soffiato e brocche è attualmente l'unico materiale tradizionale approvato per le applicazioni a contatto con gli alimenti.


Una delle sfide con l'utilizzo di resine originariamente progettate per il soffiaggio è che le loro proprietà non sono ottimizzate per lo stampaggio a iniezione (e lo stampaggio a compressione, in misura minore). Questi metodi di produzione sono piuttosto diversi e l'elevata viscosità delle resine per soffiaggio rappresenta una sfida durante la lavorazione della linea, che è progettata per utilizzare resine a viscosità molto inferiore, comunemente utilizzate in tappi e chiusure. Altre considerazioni sulla fornitura includono qualità, coerenza e affidabilità.


Ad alto livello, le principali considerazioni tecniche per lo sviluppo di cappucci con contenuto PCR sono i materiali, la lavorazione, i requisiti dell'applicazione e la progettazione delle parti. Le proprietà della PCR differiscono da quelle della resina originale. Le proprietà del materiale, come proprietà meccaniche, reologia, colore e ottica e sensoriali, determinano se un materiale è adatto per una determinata applicazione.


Allo stesso tempo, gli stampatori devono determinare se le parti possono essere prodotte senza modifiche sostanziali alle apparecchiature di stampaggio esistenti e alla produttività, o se sono necessarie ulteriori fasi relative allo stoccaggio, alla manipolazione e alla composizione.


Nella maggior parte dei casi, la specifica del materiale per la PCR è molto ampia. Se combinate con le differenze di proprietà intrinseche tra le PCR oggi disponibili e le resine originali per tappi e chiusure, ciò che emerge è una finestra di processo alterata con un'ulteriore variabilità nelle dimensioni e nelle prestazioni delle parti. Se gli stampatori non comprendono appieno e affrontano queste differenze durante la produzione delle chiusure, potrebbero sorgere ulteriori problemi a valle, durante l'imbottigliamento e l'uso finale.


Per affrontare questa sfida, il design della punta dovrebbe essere valutato insieme ai requisiti dell'applicazione. Dal punto di vista della sostenibilità, è importante soppesare i vantaggi dell'alleggerimento rispetto ai vantaggi della PCR per vedere quale approccio è più praticabile e quale porta maggiori benefici rispetto all'impatto ambientale.


È probabile che le resine vergini "PCR-ready" su misura per la PCR diventino più comuni man mano che vengono compiuti maggiori sforzi per introdurre nuovi flussi di fornitura di PE riciclato. In molti casi, gli stessi sviluppi nelle resine per tappi che facilitano l'alleggerimento offrono anche proprietà meccaniche e reologiche migliorate, consentendo ai trasformatori e ai proprietari di marchi di utilizzare più contenuto riciclato nei tappi e negli imballaggi alimentari.


Si prevede che queste innovazioni guidate dalla sostenibilità nelle chiusure e nelle resine per chiusure continueranno nei prossimi 10 anni, poiché i legislatori e le richieste dei consumatori guidano nuove soluzioni commerciali. La collaborazione tra gli attori della catena di approvvigionamento (fabbricanti, produttori di utensili, proprietari di marchi e fornitori di materiali) farà progredire questo sforzo anno dopo anno.


È impossibile dire esattamente come saranno le diverse chiusure entro la fine del secolo, ma certamente incorporeranno le nascenti innovazioni di sostenibilità di oggi.


  



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