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Leggerezza, riciclabilità e PCR stanno guidando i cappucci di plastica in nuove direzioni: Maypak

Luglio 04, 2022

La combinazione di alleggerimento, riciclabilità e resina post-consumo (PCR) saranno tre aree chiave di interesse poiché le parti interessate del settore continueranno a lavorare per rendere i cappucci e le resine per cappucci più sostenibili.


01.   Vedi Leggero                                                                                                      


Negli ultimi due decenni, il peso degli imballaggi per bevande è diminuito. I progressi nella progettazione, nella lavorazione e nei materiali delle parti hanno consentito all'industria di sviluppare bottiglie e soluzioni di chiusura che hanno un impatto ambientale inferiore, poiché è necessario produrre, elaborare e spedire meno materie prime.


Un aggiornamento allo standard di design per le finiture del collo, ovvero l'area di applicazione del cappuccio, supporta la tendenza all'alleggerimento. Ad esempio, il passaggio da una finitura PCO 1810 per bibite gassate all'attuale design standard PCO 1881 ha comportato una riduzione del 25-35% del peso del tappo, con una riduzione simile nella 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 stallo. Pertanto, l'aumento della capacità di produzione ha un significato maggiore. Man mano che le prestazioni e le tolleranze dimensionali di queste chiusure leggere diventano più strette, i gradi specifici di resine di polietilene (PE) che erano comuni solo un decennio fa spesso non sono più in grado di soddisfare i requisiti di lavorazione e funzionali 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 cappucci e cappucci.


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 aumentare la resistenza alla fessurazione da stress richiesta per le parti a parete sottile, migliorare la resistenza allo scorrimento e le proprietà barriera richieste per bevande gassate o dosate e fornire un flusso maggiore per stampi più grandi e ad alta cavità che producono più parti contemporaneamente. Il settore continuerà ad andare avanti con cappucci più sottili e leggeri, utilizzando moderne resine PE ad alte prestazioni per garantire le prestazioni.


02.   Design per la riciclabilità                                                                                                


Poiché la circolarità continua a prendere slancio, la progettazione per la riciclabilità è diventata un'area di maggiore attenzione nella catena del valore che mai. I cappucci che un tempo erano composti da due o più materiali per soddisfare requisiti come la resistenza alle manomissioni o le proprietà di tenuta ora hanno soluzioni monomateriale completamente riciclabili.


Sebbene i costi e l'efficienza della produzione rimangano fattori importanti, le nuove linee guida e normative sul riciclaggio daranno forma ai cappucci moderni e aumenteranno l'interesse per elementi come le resine barriera leganti e riciclabili.


In passato, era standard una copertura in due pezzi costituita da un guscio in polipropilene (PP) con un PE a bassa densità (LDPE) o un rivestimento alternativo per garantire prestazioni di tenuta adeguate. I tappi in due pezzi sono ancora comuni in alcune regioni del Nord America e in alcune applicazioni per bevande, ma nella maggior parte delle regioni, i tappi in due pezzi vengono gradualmente eliminati a favore del tappo di bottiglia in PE ad alta densità (HPDE) sensoriale, sfoderato. Questi tappi in un unico pezzo non solo semplificano la catena di approvvigionamento, riducono la deformazione del collo e migliorano la tenuta, ma facilitano anche l'adozione di flussi di tappi monomateriale.


Un'altra area di considerazione per i progetti di chiusura per la riciclabilità è il mercato dell'imballaggio alimentare flessibile. Tutte le buste stand-up (SUP) in PE sono progettate per sostituire i SUP tradizionali che utilizzano materiali ibridi per soddisfare i requisiti di prestazione.


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

Tether è un'opzione emergente in Nord America che aiuta a garantire che i tappi vengano raccolti con il contenitore, contribuendo al contempo a ridurre i rifiuti. Nel 2024, nell'ambito della direttiva sulle materie plastiche monouso, l'Unione Europea (UE) richiederà chiusure in plastica per tutti i contenitori sotto i 3 litri per rimanere attaccati/legati. Questa legislazione ha causato notevoli disagi all'industria delle bevande, richiedendo design nuovi e innovativi.


Seguendo lo stesso ragionamento dell'UE, una legislazione simile potrebbe essere introdotta in Nord America e altrove. Il tethering offre anche l'opportunità di differenziare i prodotti e potrebbe diventare popolare in Nord America poiché le multinazionali cercano di integrare progetti chiusi 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.


03.   PCR vincolante                                                                                                          


I trasformatori hanno incorporato con successo resine postindustriali (PIR), note anche come materiali di scarto/rimacinato, in parti stampate in alcuni settori per molti anni. L'integrazione della PCR fa un ulteriore passo avanti, utilizzando contenuti precedentemente utilizzati dai consumatori o in applicazioni industriali per uso finale.


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

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


Una delle sfide nell'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 presenta sfide durante la lavorazione su una linea di produzione progettata per utilizzare resine a viscosità molto inferiore comunemente utilizzate nei cappucci e nei tappi. Altre considerazioni sulla fornitura includono qualità, coerenza e affidabilità.


Ad alto livello, i principali fattori tecnici da considerare nello sviluppo di cappucci con contenuto di PCR sono i materiali, la lavorazione, i requisiti applicativi e il design delle parti. Le proprietà della PCR differiscono da quelle della resina originale. Le proprietà dei materiali, come le proprietà meccaniche, la reologia, il colore e l'ottica e le proprietà 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 fasi aggiuntive relative allo stoccaggio, alla manipolazione e alla miscelazione.


Nella maggior parte dei casi, le specifiche dei materiali per la PCR sono molto ampie. Se combinata con le differenze di proprietà intrinseche tra le PCR disponibili oggi e le resine per tappi e tappi originali, ciò che emerge è una finestra di processo modificata con un'ulteriore variabilità nelle dimensioni e nelle prestazioni delle parti. Se gli stampatori non comprendono e affrontano appieno queste differenze durante la produzione dei tappi, possono sorgere ulteriori sfide a valle, all'imbottigliamento e all'uso finale.


Per affrontare questa sfida, il design della punta dovrebbe essere valutato in relazione ai requisiti dell'applicazione. Dal punto di vista della sostenibilità, è importante valutare i vantaggi dell'alleggerimento combinato con i vantaggi della PCR per capire quale approccio è più fattibile e quale offre maggiori vantaggi in relazione all'impatto ambientale.


Le resine vergini "pronte per la PCR" su misura per la PCR potrebbero diventare 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 cappucci che promuovono l'alleggerimento offrono anche proprietà meccaniche e reologiche migliorate, consentendo a trasformatori e proprietari di marchi di utilizzare più contenuto riciclato nei cappucci e negli imballaggi alimentari.


Si prevede che queste innovazioni guidate dalla sostenibilità nelle chiusure e nelle resine per tappi continueranno nei prossimi 10 anni poiché la domanda da parte di legislatori e consumatori guida nuove soluzioni aziendali. La collaborazione tra gli attori della filiera (fabbricanti, produttori di utensili, proprietari di marchi e fornitori di materiali) farà avanzare questo lavoro anno dopo anno.

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


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