軽量性、リサイクル性、PCR（再生プラスチック）がプラスチックキャップを新たな方向へと導いている - Maypak

軽量化、リサイクル性、および使用済み樹脂（PCR）の組み合わせは、業界関係者がキャップとキャップ樹脂の持続可能性を高めるための取り組みを継続する上で、3つの重要な重点分野となるでしょう。

01. 軽量を参照

過去20年間、飲料容器の重量は減少傾向にある。部品設計、加工、材料の進歩により、原材料の生産、加工、輸送量を削減できるため、環境負荷の低いボトルとキャップの開発が可能になった。

ネック仕上げ、すなわちキャップの適用領域に関する設計基準の改訂は、軽量化の傾向を後押しするものです。例えば、炭酸飲料の仕上げをPCO 1810から現行のPCO 1881に変更することで、キャップの重量が25～35%削減され、仕上げ自体も同様に軽量化されました。最新のネック仕上げ基準（26/22）の採用は、今後数年でさらなる大きな変化をもたらすと予想されます。

軽量ウォーターボトルなどの用途においては、軽量化の機会は停滞していると考える人もいる。そのため、生産能力の増強がより重要になっている。こうした軽量キャップの性能や寸法公差が厳しくなるにつれ、わずか10年前には一般的だった特定のグレードのポリエチレン（PE）樹脂では、新しい設計における加工性や機能要件を満たせなくなってきている。

こうした汎用樹脂の限界に対処するため、材料供給業者は、キャップや容器の重量をさらに軽減できる、機械的特性が向上した高性能PE樹脂を開発しました。

これらの特性は、二峰性分子量分布やオクテンコモノマーの使用など、樹脂設計の進歩に由来するものであり、従来のPE樹脂に比べて独自の利点を提供する。

高性能樹脂は、薄肉部品に必要な耐応力亀裂性を向上させ、炭酸飲料や計量飲料に必要な耐クリープ性およびバリア性を改善し、一度に多くの部品を製造できる大型でキャビティ数の多い金型に対して高い流動性を提供します。業界は、性能を確保するために最新の高性能PE樹脂を使用し、より薄く軽量なキャップの開発を今後も進めていくでしょう。

02. リサイクル性を考慮した設計

循環型経済への関心が高まるにつれ、リサイクル性を考慮した設計は、バリューチェーン全体でこれまで以上に重要な課題となっています。かつては改ざん防止や密封性といった要件を満たすために2種類以上の素材で構成されていたキャップも、現在では完全にリサイクル可能な単一素材のソリューションが主流となっています。

コストと生産効率は依然として重要な要素であるが、新たなリサイクルに関するガイドラインや規制によって、現代のキャップのあり方が変化し、結合材やリサイクル可能なバリア樹脂といった要素への関心が高まるだろう。

従来は、ポリプロピレン（PP）製の外殻と、適切な密封性能を確保するための低密度ポリエチレン（LDPE）または代替ライナーからなる2ピース構造のキャップが標準でした。2ピース構造のキャップは、北米の一部の地域や一部の飲料用途では依然として一般的ですが、ほとんどの地域では、感覚的に優れたライナーなしの高密度ポリエチレン（HPDE）製ボトルキャップに置き換えられつつあります。これらの一体型キャップは、サプライチェーンを簡素化し、ネックの変形を軽減し、密封性を向上させるだけでなく、単一素材のキャップフローの採用も容易にします。

リサイクル性を考慮した包装設計において、もう一つ考慮すべき分野は、フレキシブル食品包装市場です。すべてのPE製スタンドアップパウチ（SUP）は、性能要件を満たすためにハイブリッド素材を使用した従来のSUPに代わるものとして設計されています。

バリア性や密封性などの特性が大幅に向上した先進的なPE樹脂の開発により、PEベースのフィルム構造を用いた完全リサイクル可能なスタンドアップパウチの製造において、ますます多くの用途が実現可能になっています。これらの袋の中には、特にベビーフード、調味料、ソースなどの製品において、PPまたはPE製のノズルや付属品が含まれているものもあります。パッケージ全体をリサイクル可能にするためには、PE製の袋、付属品、および蓋の使用がより一般的になると予想されます。

テザーは北米で注目を集めている新しい選択肢で、キャップを容器と一緒に回収することで、ゴミの削減に貢献します。2024年には、使い捨てプラスチック指令の一環として、欧州連合（EU）は3リットル未満のすべての容器のプラスチック製キャップを本体に固定（テザーで繋ぐ）することを義務付けます。この法規制は飲料業界に大きな混乱をもたらし、斬新で革新的なデザインが求められています。

EUと同様の考え方に基づけば、北米をはじめとする他の地域でも同様の法規制が導入される可能性がある。テザリングは製品の差別化にも役立ち、多国籍企業がグローバルな密閉型設計の統合を目指す中で、北米でも普及する可能性がある。樹脂サプライヤーとクロージャー設計者による共同開発は、こうした新しい設計を促進し、テープ式およびヒンジ式テザリングクロージャー向けに、より高い引張強度と流動特性を持つ材料の可能性を引き出すだろう。

03. 結合PCR

加工業者は長年にわたり、特定の産業において、スクラップ材や再生材としても知られる産業廃棄物樹脂（PIR）を成形部品に組み込むことに成功してきた。PCR（再生プラスチック）の組み込みは、消費者が使用していたものや産業用途で使用されていたものを活用することで、さらに一歩進んだ取り組みと言える。

食品接触用途および非食品接触用途のシールにPCRを効果的に組み込むには、多くの要素を考慮する必要があります。今後、企業がキャップや容器のリサイクル含有量を最大化することを目指す中で、これらの要素は、バージン樹脂にどれだけのPCRを混合できるかを決定する上で、より重要な役割を果たすようになるでしょう。

現在、キャップにPCR（再生プラスチック）を組み込む上で最も難しい点は、特に食品・飲料包装において、適切なPCR供給源が限られていることであると言えるでしょう。ポリエチレン（PE）に関しては、現在、食品接触用途で承認されている主流材料は、牛乳パックや水差しから作られる再生HDPE（rHDPE）のみです。

ブロー成形用に設計された樹脂を使用する際の課題の一つは、その特性が射出成形（および圧縮成形も程度は低いが）に最適化されていないことである。これらの製造方法は大きく異なり、ブロー成形用樹脂の高い粘度は、キャップやクロージャーに一般的に使用されるはるかに低粘度の樹脂を使用するように設計された生産ラインでの加工において課題となる。その他の供給上の考慮事項としては、品質、一貫性、信頼性などが挙げられる。

大まかに言うと、PCR含有キャップの開発において考慮すべき主な技術的要素は、材料、加工方法、用途要件、および部品設計です。PCRの特性は、元の樹脂の特性とは異なります。機械的特性、レオロジー特性、色と光学特性、感覚特性などの材料特性によって、特定の用途に材料が適しているかどうかが決まります。

同時に、成形業者は、既存の成形設備や生産量に大きな変更を加えることなく部品を製造できるかどうか、あるいは保管、取り扱い、混合に関する追加の工程が必要かどうかを判断する必要がある。

ほとんどの場合、PCR（再生プラスチック）の材料仕様は非常に広範です。現在入手可能なPCRと従来のキャップ・クロージャー樹脂との間には固有の特性の違いがあるため、加工範囲が広がり、サイズや部品性能のばらつきも大きくなります。成形業者がキャップ製造時にこれらの違いを十分に理解し、適切に対処しないと、後工程の瓶詰めや最終使用段階でさらなる問題が発生する可能性があります。

この課題に対処するためには、チップの設計を用途要件との関連で評価する必要がある。持続可能性の観点からは、軽量化の利点とPCRの利点を比較検討し、どちらのアプローチがより実現可能で、環境への影響に関してどちらがより大きな利点をもたらすかを理解することが重要である。

再生ポリエチレン（PE）の新たな供給源の確保に向けた取り組みが進むにつれ、再生利用に適した「PCR対応」のバージン樹脂がより一般的になる可能性がある。多くの場合、軽量化を促進するキャップ樹脂の改良は、機械的特性やレオロジー特性の向上にもつながり、加工業者やブランドオーナーはキャップや食品包装に再生材をより多く使用できるようになる。

持続可能性を重視したクロージャーおよびキャップ樹脂の革新は、立法者や消費者の需要が新たなビジネスソリューションを生み出すにつれて、今後10年間も継続すると予想されます。サプライチェーンに関わる関係者（製造業者、金型メーカー、ブランドオーナー、材料供給業者）間の連携が、この取り組みを年々前進させるでしょう。

今世紀末までに閉鎖される施設がどれほど変化するかを正確に予測することは不可能だが、今日の萌芽期にある持続可能性に関する革新技術が確実に取り入れられるだろう。