경량성, 재활용성 및 PCR(공생성)이 플라스틱 캡의 새로운 방향을 제시하고 있습니다 - 메이팩

경량화, 재활용성 및 재활용 플라스틱(PCR) 수지의 조합은 업계 관계자들이 캡과 캡 수지를 더욱 지속 가능하게 만들기 위해 지속적으로 노력하는 과정에서 중점적으로 다뤄야 할 세 가지 핵심 영역이 될 것입니다.

01. 경량 참조

지난 20년간 음료 포장재의 무게는 지속적으로 감소해 왔습니다. 부품 설계, 가공 및 소재의 발전으로 업계는 환경에 미치는 영향이 적은 병과 마개 솔루션을 개발할 수 있게 되었는데, 이는 생산, 가공 및 운송에 필요한 원자재의 양이 줄어들었기 때문입니다.

병목 마감 디자인 표준, 특히 캡 적용 영역의 업데이트는 경량화 추세를 뒷받침합니다. 예를 들어, 탄산음료용 PCO 1810 마감에서 현재 표준인 PCO 1881 디자인으로 전환하면서 캡 무게가 25~35% 감소했으며, 마감 자체도 비슷한 수준으로 경량화되었습니다. 최신 병목 마감 표준(26/22)의 채택은 향후 몇 년 안에 또 다른 중요한 변화를 가져올 것으로 예상됩니다.

경량 물병과 같은 분야에서는 무게를 줄일 수 있는 기회가 정체되었다는 의견이 있습니다. 따라서 생산 능력 증대가 더욱 중요해졌습니다. 이러한 경량 마개의 성능 및 치수 허용 오차가 점점 더 엄격해짐에 따라, 불과 10년 전까지만 해도 흔히 사용되던 특정 등급의 폴리에틸렌(PE) 수지는 새로운 설계에 필요한 가공 및 기능적 요구 사항을 더 이상 충족하지 못하는 경우가 많습니다.

범용 수지의 이러한 한계를 해결하기 위해 소재 공급업체들은 캡과 뚜껑의 무게를 더욱 줄일 수 있는 향상된 기계적 특성을 지닌 고성능 PE 수지를 개발했습니다.

이러한 특성은 이중 분자량 분포 및 옥텐 공단량체 사용과 같은 수지 설계의 발전에서 비롯되며, 이는 기존 PE 수지에 비해 고유한 이점을 제공합니다.

고성능 수지는 얇은 벽 부품에 필요한 응력 균열 저항성을 높이고, 탄산음료나 계량 음료에 필요한 크리프 저항성 및 차단 특성을 개선하며, 더 많은 부품을 한 번에 생산할 수 있는 대형 다공성 금형에 더 높은 유동성을 제공합니다. 업계는 성능을 보장하기 위해 최신 고성능 PE 수지를 사용하여 더욱 얇고 가벼운 캡을 개발하는 방향으로 계속 나아갈 것입니다.

02. 재활용성을 고려한 설계

순환 경제가 점차 확산됨에 따라 재활용성을 고려한 설계는 가치 사슬 전반에 걸쳐 그 어느 때보다 중요한 관심사가 되었습니다. 과거에는 변조 방지 또는 밀봉 특성과 같은 요구 사항을 충족하기 위해 두 가지 이상의 재료로 구성되었던 뚜껑이 이제는 완전히 재활용 가능한 단일 재료 솔루션으로 대체되고 있습니다.

비용과 생산 효율성은 여전히 ​​중요한 요소이지만, 새로운 재활용 지침 및 규정은 현대적인 캡의 형태를 변화시키고 결합재 및 재활용 가능한 차단 수지와 같은 요소에 대한 관심을 높일 것입니다.

과거에는 폴리프로필렌(PP) 외피와 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 대체 소재의 라이너로 구성된 2피스 캡이 적절한 밀봉 성능을 보장하는 표준이었습니다. 2피스 캡은 북미 일부 지역과 일부 음료 산업에서 여전히 흔히 사용되지만, 대부분의 지역에서는 감각적 특성을 고려한 라이너가 없는 고밀도 폴리에틸렌(HPDE) 병뚜껑으로 점차 대체되고 있습니다. 이러한 일체형 캡은 공급망을 단순화하고, 병목 변형을 줄이며, 밀봉 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 단일 소재 캡 공정 도입을 용이하게 합니다.

재활용성을 고려한 마개 디자인의 또 다른 고려 사항은 연질 식품 포장 시장입니다. 모든 PE 스탠드업 파우치(SUP)는 성능 요구 사항을 충족하기 위해 하이브리드 소재를 사용하는 기존 SUP를 대체하도록 설계되었습니다.

차단성 및 밀봉성 등 물성이 크게 향상된 첨단 PE 수지의 개발로 인해, 점점 더 많은 제품들이 PE 기반 필름 구조로 대체되어 완전 재활용 가능한 스탠드업 파우치를 만들 수 있게 되었습니다. 특히 이유식, 조미료, 소스 등의 제품에는 PP 또는 PE로 만든 노즐과 액세서리가 포함된 파우치도 있습니다. 전체 포장을 재활용 가능하게 하기 위해, 전체 PE 소재의 파우치, 부속품 및 마개 사용이 더욱 보편화될 것으로 예상됩니다.

테더(Tether)는 북미에서 새롭게 떠오르는 대안으로, 용기와 함께 뚜껑이 수거되도록 하여 쓰레기 발생량을 줄이는 데 도움을 줍니다. 2024년에는 일회용 플라스틱 지침의 일환으로 유럽 연합(EU)에서 3리터 미만 모든 용기의 플라스틱 뚜껑이 부착된 상태로 유지되도록 의무화할 예정입니다. 이 법규는 음료 산업에 상당한 변화를 가져왔으며, 새롭고 혁신적인 디자인을 요구하고 있습니다.

EU와 동일한 논리에 따라 북미 및 기타 지역에서도 유사한 법률이 도입될 수 있습니다. 테더링은 제품 차별화의 기회를 제공하며, 다국적 기업들이 글로벌 폐쇄형 디자인을 통합하려는 북미 지역에서 인기를 얻을 가능성이 있습니다. 수지 공급업체와 폐쇄 장치 설계자 간의 공동 개발은 이러한 새로운 디자인을 촉진하고 테이프 및 힌지형 테더 폐쇄 장치에 더 높은 인장 강도와 유동성을 가진 소재의 잠재력을 발휘할 수 있도록 할 것입니다.

03. 결합 PCR

가공업체들은 특정 산업 분야에서 오랫동안 산업 폐기물(PIR), 즉 스크랩/재분쇄 재료를 성형 부품에 성공적으로 활용해 왔습니다. PCR(재분쇄 수지)을 활용하는 것은 소비자가 사용하거나 산업 최종 용도에 사용된 재료를 사용하는 것으로, 한 단계 더 나아간 것입니다.

식품 접촉 및 비식품 접촉 용도의 밀봉재에 PCR을 효과적으로 적용하기 위해서는 여러 요소를 고려해야 합니다. 앞으로 기업들이 캡과 뚜껑에 재활용 소재 함량을 극대화하고자 함에 따라, 이러한 요소들은 신규 수지에 PCR을 얼마나 혼합하는 것이 가능한지를 결정하는 데 더욱 중요한 역할을 할 것입니다.

오늘날 PCR 소재를 캡에 적용하는 데 있어 가장 어려운 점은 적합한 PCR 소재 공급망이 제한적이라는 것입니다. 특히 식품 및 음료 포장재의 경우 더욱 그렇습니다. PE의 경우, 현재 식품 접촉 용도로 승인된 주류 소재는 블로운 밀크 탱크와 용기에서 추출한 재활용 HDPE(rHDPE)뿐입니다.

블로우 성형용으로 설계된 수지를 사용하는 데 있어 어려운 점 중 하나는 사출 성형(그리고 어느 정도는 압축 성형)에 최적화된 물성을 갖고 있지 않다는 것입니다. 이러한 생산 방식은 상당히 다르며, 블로우 성형용 수지의 높은 점도는 캡과 마개에 일반적으로 사용되는 훨씬 낮은 점도의 수지를 사용하도록 설계된 생산 라인에서 가공하는 데 어려움을 초래합니다. 그 외에도 품질, 일관성 및 신뢰성과 같은 공급 관련 고려 사항이 있습니다.

PCR 함유 캡 개발 시 고려해야 할 주요 기술적 요소는 재료, 가공, 적용 요구사항 및 부품 설계입니다. PCR의 물성은 기존 수지와 다릅니다. 기계적 특성, 유동성, 색상 및 광학적 특성, 감각적 특성과 같은 재료 특성은 특정 용도에 적합한지 여부를 결정합니다.

동시에, 성형업체는 기존 성형 장비 및 생산량에 큰 변화 없이 부품을 생산할 수 있는지, 아니면 보관, 취급 및 혼합과 관련된 추가 단계가 필요한지 여부를 판단해야 합니다.

대부분의 경우, PCR(캡 및 마개 수지)의 재료 사양은 매우 광범위합니다. 오늘날 사용 가능한 PCR과 기존 캡 및 마개 수지 간의 고유한 특성 차이를 고려할 때, 공정 범위가 변경되어 크기와 부품 성능에 추가적인 변동성이 발생합니다. 성형업체가 캡 생산 과정에서 이러한 차이점을 충분히 이해하고 해결하지 못하면, 병입 및 최종 사용 단계에서 추가적인 문제가 발생할 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 팁의 설계를 적용 요구사항과 관련하여 평가해야 합니다. 지속가능성 관점에서 볼 때, 경량화의 이점과 PCR의 이점을 결합하여 어떤 접근 방식이 더 실현 가능하고 환경적 영향 측면에서 더 큰 이점을 제공하는지 파악하는 것이 중요합니다.

PCR(폴리에틸렌 컴파운드)에 최적화된 "PCR 준비 완료" 신규 수지가 새로운 재활용 폴리에틸렌 공급원을 도입하려는 노력이 증가함에 따라 더욱 보편화될 수 있습니다. 많은 경우, 경량화를 촉진하는 캡 수지 개발은 기계적 및 유동학적 특성 개선에도 기여하여 가공업체와 브랜드 소유주가 캡과 식품 포장에 더 많은 재활용 소재를 사용할 수 있도록 합니다.

지속가능성을 고려한 마개 및 캡 수지 분야의 혁신은 향후 10년간 지속될 것으로 예상되며, 입법부와 소비자의 요구에 따라 새로운 비즈니스 솔루션이 창출될 것입니다. 공급망 참여자(제조업체, 금형 제작업체, 브랜드 소유주 및 재료 공급업체) 간의 협력은 이러한 혁신을 매년 진전시켜 나갈 것입니다.

세기말에 폐쇄 방식이 얼마나 달라질지는 정확히 예측하기 어렵지만, 오늘날 새롭게 등장하는 지속가능성 혁신 기술들이 분명히 반영될 것입니다.