Снижение веса, возможность вторичной переработки и переработка полимеров выводят пластиковые крышки на новый уровень — Maypak

Сочетание снижения веса, возможности вторичной переработки и использования переработанных полимерных материалов (PCR) станет тремя ключевыми направлениями работы, поскольку заинтересованные стороны отрасли продолжают работать над повышением экологичности крышек и полимерных материалов, используемых для их изготовления. (Косметическая упаковка также постепенно начала внедрять инновации, уделяя больше внимания вопросам устойчивого развития: Бутылки с безвоздушным насосом из полипропилена , Пластиковый насос , Пластиковые бутылки , и т. д.)

Выглядит легким

За последние два десятилетия вес упаковки для напитков демонстрирует тенденцию к снижению. Достижения в проектировании деталей, технологиях обработки и материалах позволили отрасли разработать решения для бутылок и крышек, оказывающие меньшее воздействие на окружающую среду, поскольку требуется меньше сырья для производства, обработки и транспортировки.

Обновление критериев проектирования отделки горлышка, то есть области применения крышки, поддерживает тенденцию к снижению веса. Например, переход от отделки PCO 1810, используемой для газированных безалкогольных напитков, к ныне стандартной конструкции PCO 1881 привел к снижению веса крышки на 25-35%, при аналогичном снижении веса самой отделки. Ожидается, что принятие новейшего стандарта отделки горлышка (26/22) ознаменует еще одно важное изменение в ближайшие несколько лет.

В таких областях применения, как производство легких бутылок для воды, некоторые считают, что возможности снижения веса исчерпаны. Поэтому увеличение производственных мощностей приобретает все большее значение. По мере ужесточения требований к характеристикам и размерам этих легких крышек, определенные марки полиэтилена (ПЭ), которые были распространены всего десять лет назад, часто уже не соответствуют технологическим и функциональным требованиям новых конструкций.

Для решения этих проблем, связанных с использованием стандартных полимерных смол, поставщики материалов разработали высокоэффективные полиэтиленовые смолы с улучшенными механическими свойствами, которые позволяют еще больше снизить вес крышек и колпачков.

Эти свойства обусловлены достижениями в разработке полимерных смол, такими как бимодальное распределение молекулярной массы и использование сомономеров октена, которые обеспечивают уникальные преимущества по сравнению с традиционными полиэтиленовыми смолами.

Высокоэффективные смолы могут повысить устойчивость к растрескиванию под напряжением, необходимую для тонкостенных деталей, улучшить ползучесть и барьерные свойства, необходимые для газированных или дозированных напитков, а также обеспечить более высокую текучесть для больших пресс-форм с большим количеством полостей, позволяющих изготавливать больше деталей одновременно. Отрасль продолжит развиваться в направлении создания более тонких и легких крышек, используя современные высокоэффективные полиэтиленовые смолы для обеспечения их производительности.

Проектирование с учетом возможности вторичной переработки

По мере того как концепция циклической экономики набирает обороты, проектирование с учетом возможности вторичной переработки становится как никогда актуальной проблемой во всей цепочке создания стоимости. Крышки, которые раньше состояли из двух или более материалов для таких требований, как защита от вскрытия или герметичность, теперь имеют полностью перерабатываемые решения из одного материала.

Хотя стоимость и эффективность производства остаются важными факторами, новые правила и нормы переработки определят конструкцию современных укупорочных средств и повысят интерес к таким элементам, как связующие вещества и перерабатываемые барьерные смолы.

В прошлом стандартными были двухкомпонентные крышки, состоящие из внешней оболочки из полипропилена (ПП) и внутренней прокладки из полиэтилена низкой плотности (ПНД) или другого материала для обеспечения надлежащей герметизации. Двухкомпонентные крышки до сих пор распространены в некоторых регионах Северной Америки и в некоторых отраслях производства напитков, но в большинстве регионов двухкомпонентные крышки постепенно выводятся из употребления в пользу сенсорных, не имеющих внутренней прокладки, крышек из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Эти цельные крышки не только упрощают цепочку поставок, уменьшают деформацию горлышка и улучшают герметизацию, но и способствуют внедрению технологии укупорки из одного материала.

Еще одна область, где рассматриваются варианты перерабатываемых крышек, — это рынок гибкой пищевой упаковки. Пакеты-стойки из полиэтилена (SUP) призваны заменить традиционные пакеты-стойки, в которых используется смесь материалов для соответствия требованиям к эксплуатационным характеристикам.

Благодаря разработке современных полиэтиленовых смол со значительно улучшенными свойствами, такими как барьерные свойства и герметичность, все большее число применений может быть заменено пленочными структурами на основе полиэтилена для создания полностью перерабатываемых стоячих пакетов. Некоторые из этих пакетов также содержат носики и фитинги из полипропилена или полиэтилена, особенно для таких продуктов, как детское питание, заправки и соусы. Ожидается, что для обеспечения возможности переработки всей упаковки использование исключительно полиэтиленовых пакетов, фитингов и застежек станет более распространенным.

В Северной Америке набирает популярность технология Tether, которая помогает обеспечить сбор крышек вместе с контейнером, одновременно уменьшая количество мусора. В 2024 году, в рамках директивы об одноразовом пластике, Европейский союз (ЕС) потребует, чтобы пластиковые крышки на всех контейнерах объемом менее 3 литров оставались прикрепленными/прикрепленными. Это законодательство вызвало серьезные изменения в индустрии напитков и потребовало новых и инновационных разработок.

Следуя той же логике, что и в ЕС, аналогичное законодательство может быть введено в Северной Америке и других странах. Использование застежек-липучек также открывает возможности для дифференциации продукции и может стать популярным в Северной Америке, поскольку транснациональные компании стремятся интегрировать глобальные конструкции застежек. Совместная разработка поставщиков смол и разработчиков застежек будет способствовать созданию этих новых конструкций и раскроет потенциал материалов с более высокой прочностью на разрыв и текучестью для ленточных и шарнирных застежек-липучек.

В сочетании с ПЦР

В течение многих лет переработчики успешно использовали отходы промышленных смол (PIR), также известные как отходы/вторичное сырье, в формованных деталях в определенных отраслях промышленности. Теперь можно пойти еще дальше, используя материалы, ранее использовавшиеся потребителями или в промышленных целях.

Для эффективного использования переработанного полимера (PCR) в уплотнительных материалах для контакта с пищевыми продуктами и для других применений необходимо учитывать множество факторов. В дальнейшем эти факторы будут играть более важную роль в определении допустимого количества PCR, которое можно смешивать с первичным полимером, поскольку организации стремятся максимально увеличить содержание переработанного материала в крышках и уплотнителях.

Пожалуй, наиболее сложной задачей при внедрении ПЦР в производство крышек сегодня является ограниченная доступность подходящих источников ПЦР, особенно для упаковки продуктов питания и напитков. Что касается полиэтилена, то в настоящее время единственным распространенным материалом, одобренным для контакта с пищевыми продуктами, является переработанный полиэтилен высокой плотности (rHDPE), получаемый из выдувного молока и бутылок.

Одна из проблем использования смол, изначально разработанных для выдувного формования, заключается в том, что их свойства не оптимизированы для литья под давлением (и в меньшей степени для компрессионного формования). Эти методы производства существенно различаются, и высокая вязкость смол для выдувного формования создает проблемы в процессе работы линии, которая рассчитана на использование смол гораздо меньшей вязкости, обычно применяемых в крышках и колпачках. Другие важные аспекты, касающиеся поставок, включают качество, стабильность и надежность.

В общих чертах, основными техническими аспектами разработки крышек с содержанием ПЦР являются материалы, технология обработки, требования к применению и конструкция детали. Свойства ПЦР отличаются от свойств исходной смолы. Свойства материала, такие как механические свойства, реология, цвет и оптические свойства, а также сенсорные характеристики, определяют пригодность материала для конкретного применения.

В то же время производители должны определить, можно ли изготавливать детали без существенных изменений в существующем формовочном оборудовании и производительности, или же необходимы дополнительные этапы, связанные с хранением, обработкой и компаундированием.

В большинстве случаев технические характеристики материалов для ПЦР очень широки. В сочетании с присущими современным ПЦР различиями в свойствах по сравнению с исходными смолами для крышек и колпачков, это приводит к изменению технологического окна с дополнительной изменчивостью размеров и характеристик деталей. Если производители не в полной мере понимают и не учитывают эти различия в процессе производства крышек, могут возникнуть дополнительные проблемы на последующих этапах, во время розлива и конечного использования.

Для решения этой проблемы конструкцию наконечника следует оценивать в сочетании с требованиями к применению. С точки зрения устойчивого развития важно сопоставить преимущества снижения веса с преимуществами ПЦР, чтобы определить, какой подход более жизнеспособен и какой из них приносит больше пользы с точки зрения воздействия на окружающую среду.

Первичные смолы, «готовые к ПЦР» и специально разработанные для ПЦР, вероятно, станут более распространенными по мере того, как будут предприниматься дополнительные усилия по внедрению новых источников переработанного полиэтилена. Во многих случаях те же разработки в смолах для крышек, которые способствуют снижению веса, также обеспечивают улучшенные механические и реологические свойства, позволяя производителям и владельцам брендов использовать больше переработанного материала в крышках и пищевой упаковке.

Ожидается, что эти инновации в области укупорочных средств и смол, ориентированные на устойчивое развитие, будут продолжаться в течение следующих 10 лет, поскольку законодатели и потребительские требования будут стимулировать разработку новых коммерческих решений. Сотрудничество между участниками цепочки поставок (производителями, инструментальщиками, владельцами брендов и поставщиками материалов) будет способствовать прогрессу в этом направлении из года в год.

Невозможно точно сказать, насколько сильно изменятся методы закрытия предприятий к концу столетия, но они, безусловно, будут включать в себя зарождающиеся сегодня инновации в области устойчивого развития.