Leveza, reciclabilidade e PCR estão impulsionando as tampas de plástico em novas direções - Maypak

A combinação de leveza, reciclabilidade e resina 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 utilizadas em tampas mais sustentáveis.

01. Veja Leve

Nas últimas duas décadas, o peso das embalagens de bebidas tem diminuído. Os avanços no design de componentes, no processamento e nos materiais permitiram que a indústria desenvolvesse soluções de garrafas e tampas com menor impacto ambiental, já que menos matérias-primas precisam ser produzidas, processadas e transportadas.

Uma atualização na norma de design para acabamentos de gargalo, especificamente na área de aplicação da tampa, reforça a tendência de redução de peso. Por exemplo, a transição do acabamento PCO 1810 para refrigerantes carbonatados para o padrão atual 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 acabamentos 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 dessas tampas leves se tornam mais rigorosas, os tipos específicos 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 dos recipientes.

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 aumentar a resistência à fissuração por tensão necessária para peças de paredes finas, melhorar a resistência à fluência e as propriedades de barreira exigidas para bebidas carbonatadas ou dosadas, e proporcionar maior fluidez para moldes maiores e com cavidades maiores 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 eficiência.

02. Design para Reciclabilidade

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

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

No passado, o padrão era uma tampa de duas peças composta por uma camada externa de polipropileno (PP) com um revestimento de polietileno de baixa densidade (PEBD) ou outro material para garantir uma vedação adequada. Tampas de duas peças ainda são comuns em algumas regiões da América do Norte e em algumas aplicações de bebidas, mas na maioria das regiões, estão sendo gradualmente substituídas por tampas de garrafa 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 deformação do gargalo e melhoram a vedação, como também facilitam a adoção de fluxos de produção de tampas de material único.

Outro aspecto a ser considerado no design de tampas para reciclagem é o mercado de embalagens flexíveis para alimentos. Todas as embalagens stand-up pouch (SUPs) de PE são projetadas para substituir as SUPs tradicionais que utilizam materiais híbridos para atender aos requisitos de desempenho.

Com o desenvolvimento de resinas de PE avançadas com propriedades significativamente melhoradas, como barreira e vedação, 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 acessórios feitos de PP ou PE, especialmente para produtos como alimentos infantis, condimentos e molhos. Para tornar toda a embalagem reciclável, espera-se que o uso de embalagens, acessórios 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 de 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 um impacto significativo na indústria de bebidas, exigindo designs novos e inovadores.

Seguindo o mesmo raciocínio da UE, legislação semelhante poderia ser introduzida na América do Norte e em outros lugares. O sistema de fixação também oferece uma oportunidade para diferenciar produtos e pode se popularizar na América do Norte, à medida que empresas multinacionais buscam integrar designs globais de fechamento. 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 fluidez para fechamentos com fita adesiva e dobradiças.

03. PCR de ligação

Há muitos anos, os processadores incorporam com sucesso resinas pós-industriais (PIR), também conhecidas como materiais reciclados/remanufaturados, em peças moldadas em determinados setores. A incorporação de PCR (resina reciclada pós-consumo) vai além, utilizando conteúdo anteriormente 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, visto que as organizações buscam maximizar a quantidade de 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 apresenta desafios durante o processamento em uma linha de produção 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, os principais fatores técnicos a serem considerados no 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 e ópticas, e propriedades 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, as especificações de materiais para PCR são muito amplas. Quando combinadas 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 nas etapas seguintes, como envase e uso final.

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

Resinas virgens "prontas para PCR", desenvolvidas especificamente para esse fim, podem se tornar mais comuns à medida que se intensificam os esforços para introduzir novas fontes de fornecimento de PE reciclado. Em muitos casos, os mesmos avanços em resinas para tampas que promovem 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 resinas para tampas e rolhas, impulsionadas pela sustentabilidade, continuem nos próximos 10 anos, à medida que a demanda de legisladores e consumidores estimula novas soluções de negócios. A colaboração entre os atores da cadeia de suprimentos (fabricantes, ferramenteiros, proprietários de marcas e fornecedores de materiais) impulsionará esse trabalho ano após ano.

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