A redução de peso, a reciclabilidade e o PCR (consumo de material reciclado pós-consumo) estão impulsionando as tampas de plástico em novas direções - Maypak

A combinação de leveza, reciclabilidade e resinas pós-consumo (PCR) serão três áreas-chave de foco, à medida que os participantes do setor continuam trabalhando para tornar as tampas e as resinas para tampas mais sustentáveis. (As embalagens de cosméticos também começaram gradualmente a inovar, prestando mais atenção à sustentabilidade.) Frascos com bomba airless de PP , Bomba de plástico , Garrafas de plástico , etc.)

Aparência leve

Nas últimas duas décadas, o peso das embalagens de bebidas tem apresentado uma tendência de redução constante. Os avanços no design de componentes, nos processos de fabricação e nos materiais permitiram à indústria desenvolver soluções de garrafas e tampas com menor impacto ambiental, pois exigem a produção, o processamento e o transporte de menos matérias-primas.

Uma atualização nos critérios de design para o acabamento do gargalo, ou seja, a área de aplicação da tampa, reforça a tendência de redução de peso. Por exemplo, a transição do acabamento PCO 1810, usado em refrigerantes, para o agora padrão PCO 1881 resultou em uma redução de 25 a 35% no peso da tampa, com uma redução similar no próprio acabamento. A adoção da norma mais recente para acabamento de gargalo (26/22) deverá marcar outra grande mudança nos próximos anos.

Em aplicações como garrafas de água leves, alguns acreditam que a oportunidade de reduzir o peso estagnou. Portanto, o aumento da capacidade de produção torna-se ainda mais importante. À medida que as tolerâncias dimensionais e de desempenho para essas tampas leves se tornam mais rigorosas, certos tipos de resinas de polietileno (PE) que eram comuns há apenas uma década muitas vezes já não conseguem atender aos requisitos de processamento e funcionais dos novos projetos.

Para superar essas limitações das resinas comuns, os fornecedores de materiais desenvolveram resinas de PE de alto desempenho com propriedades mecânicas aprimoradas, que podem reduzir ainda mais o peso das tampas e fechos.

Essas propriedades decorrem de avanços no design de resinas, como a distribuição bimodal de peso molecular e o uso de comonômeros de octeno, que oferecem vantagens exclusivas em relação às resinas de PE tradicionais.

Resinas de alto desempenho podem adicionar a resistência à fissuração por tensão necessária para peças de paredes finas, melhorar as propriedades de fluência e barreira necessárias para bebidas carbonatadas ou dosadas e proporcionar maior fluidez para moldes maiores e com muitas cavidades que produzem mais peças simultaneamente. A indústria continuará avançando com tampas mais finas e leves, utilizando resinas de PE modernas de alto desempenho para garantir a eficácia.

Design para Reciclagem

Com a crescente popularidade da economia circular, o design para reciclagem tornou-se uma área de maior preocupação do que nunca em toda a cadeia de valor. Tampas que antes eram compostas por dois ou mais materiais para atender a requisitos como resistência à violação ou desempenho de vedação, agora contam com soluções totalmente recicláveis ​​feitas de um único material.

Embora o custo e a eficiência da produção continuem sendo fatores importantes, novas diretrizes e regulamentações de reciclagem moldarão os sistemas de fechamento modernos e aumentarão o interesse em elementos como resinas de ligação e de barreira recicláveis.

No passado, as tampas de duas peças, compostas por uma camada externa de polipropileno (PP) com um revestimento de polietileno de baixa densidade (PEBD) ou outro material para garantir uma vedação adequada, eram padrão. As tampas de duas peças ainda são comuns em algumas partes da América do Norte e em algumas aplicações de bebidas, mas na maioria das regiões, estão sendo gradualmente substituídas por tampas de polietileno de alta densidade (PEAD) sem revestimento, com propriedades sensoriais. Essas tampas de peça única não apenas simplificam a cadeia de suprimentos, reduzem a distorção do gargalo e melhoram a vedação, como também facilitam a adoção de um fluxo de trabalho com tampas de material único.

Outra área em que se consideram designs de fechamento recicláveis ​​é o mercado de embalagens flexíveis para alimentos. A embalagem stand-up pouch (SUP) totalmente em polietileno foi projetada para substituir as SUPs tradicionais, que utilizam uma mistura de materiais para atender aos requisitos de desempenho.

Com o desenvolvimento de resinas de PE avançadas com propriedades significativamente melhoradas, como barreira e selabilidade, cada vez mais aplicações podem ser substituídas por estruturas de filme à base de PE para criar embalagens stand-up totalmente recicláveis. Algumas dessas embalagens também contêm bicos e conexões de PP ou PE, especialmente para produtos como alimentos infantis, molhos para salada e molhos em geral. Para tornar toda a embalagem reciclável, espera-se que o uso de embalagens, conexões e fechos totalmente em PE se torne mais comum.

O sistema Tether é uma opção emergente na América do Norte que ajuda a garantir que as tampas sejam recolhidas junto com a embalagem, reduzindo o lixo. Em 2024, como parte da diretiva sobre plásticos de uso único, a União Europeia (UE) exigirá que as tampas plásticas de todas as embalagens com menos de 3 litros permaneçam presas/fixadas. Essa legislação causou grandes transtornos à indústria de bebidas e exigiu designs novos e inovadores.

Seguindo o mesmo raciocínio da UE, legislação semelhante poderia ser introduzida na América do Norte e em outros lugares. A fixação por amarras também representa uma oportunidade para diferenciar produtos e pode se popularizar na América do Norte, à medida que empresas multinacionais buscam integrar designs de fechamento globais. O desenvolvimento conjunto entre fornecedores de resina e projetistas de fechamentos facilitará esses novos designs e liberará o potencial de materiais com maior resistência à tração e melhores propriedades de fluxo para fechamentos com fita adesiva e dobradiças.

Combinado com PCR

Há anos, processadores incorporam com sucesso resinas pós-industriais (PIR), também conhecidas como materiais reciclados/remanufaturados, em peças moldadas em determinados setores. Leve a PCR um passo adiante utilizando conteúdo previamente usado por consumidores ou em aplicações industriais de uso final.

Diversos fatores devem ser considerados para incorporar efetivamente PCR em selos para aplicações em contato com alimentos e sem contato com alimentos. No futuro, esses fatores desempenharão um papel ainda maior na determinação da quantidade de PCR viável para misturar com resina virgem, à medida que as organizações buscam maximizar o conteúdo reciclado em tampas e selos.

Sem dúvida, o aspecto mais difícil da incorporação de PCR em tampas atualmente é a disponibilidade limitada de fluxos de suprimento de PCR adequados, especialmente para embalagens de alimentos e bebidas. Para o PE, o HDPE reciclado (rHDPE) proveniente de embalagens de leite e jarras é atualmente o único material convencional aprovado para aplicações em contato com alimentos.

Um dos desafios de usar resinas originalmente desenvolvidas para moldagem por sopro é que suas propriedades não são otimizadas para moldagem por injeção (e, em menor grau, para moldagem por compressão). Esses métodos de produção são bastante diferentes, e a alta viscosidade das resinas para moldagem por sopro representa um desafio durante o processamento da linha, que é projetada para usar resinas de viscosidade muito menor, comumente utilizadas em tampas e fechos. Outras considerações de fornecimento incluem qualidade, consistência e confiabilidade.

Em linhas gerais, as principais considerações técnicas para o desenvolvimento de tampas com conteúdo de PCR são os materiais, o processamento, os requisitos de aplicação e o design da peça. As propriedades do PCR diferem das da resina original. Propriedades do material, como propriedades mecânicas, reológicas, de cor, ópticas e sensoriais, determinam se um material é adequado para uma determinada aplicação.

Ao mesmo tempo, os moldadores devem determinar se as peças podem ser produzidas sem grandes alterações nos equipamentos de moldagem e na capacidade de produção existentes, ou se são necessárias etapas adicionais relacionadas ao armazenamento, manuseio e mistura.

Na maioria dos casos, a especificação de materiais para PCR é muito ampla. Quando combinada com as diferenças inerentes de propriedades entre os PCRs disponíveis atualmente e as resinas originais para tampas e fechamentos, o que surge é uma janela de processo alterada com variabilidade adicional no tamanho e no desempenho das peças. Se os moldadores não compreenderem e abordarem completamente essas diferenças durante a produção de tampas, poderão surgir desafios adicionais posteriormente, durante o envase e o uso final.

Para enfrentar esse desafio, o design da ponta deve ser avaliado em conjunto com os requisitos da aplicação. Do ponto de vista da sustentabilidade, é importante ponderar os benefícios da redução de peso em relação aos benefícios do PCR (policarbonato reciclado) para verificar qual abordagem é mais viável e qual traz maiores benefícios em relação ao impacto ambiental.

Resinas virgens "prontas para PCR", desenvolvidas especificamente para esse fim, provavelmente se tornarão mais comuns à medida que forem feitos mais esforços para introduzir novos fluxos de fornecimento de PE reciclado. Em muitos casos, os mesmos avanços em resinas para tampas que facilitam a redução de peso também oferecem propriedades mecânicas e reológicas aprimoradas, permitindo que processadores e proprietários de marcas utilizem mais conteúdo reciclado em tampas e embalagens de alimentos.

Espera-se que essas inovações em tampas e resinas para tampas, impulsionadas pela sustentabilidade, continuem nos próximos 10 anos, à medida que legisladores e demandas do consumidor fomentem novas soluções comerciais. A colaboração entre os participantes da cadeia de suprimentos (fabricantes, ferramenteiros, proprietários de marcas e fornecedores de materiais) impulsionará esse esforço ano após ano.

É impossível dizer exatamente o quão diferentes serão os estabelecimentos de fechamento de estabelecimentos comerciais até o final do século, mas certamente incorporarão as inovações de sustentabilidade emergentes de hoje.