Легкость, возможность вторичной переработки и переработка вторичного сырья определяют новые направления развития пластиковых крышек — Maypak

Сочетание снижения веса, возможности вторичной переработки и использования переработанного бытового полимера (ППП) станет тремя ключевыми направлениями работы, поскольку заинтересованные стороны в отрасли продолжают работать над повышением экологичности крышек и полимерных материалов для крышек.

01. См. «Легковесный»

За последние два десятилетия вес упаковки для напитков неуклонно снижался. 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 стандарта проектирования отделки горлышка, а именно области нанесения покрытия на крышку, поддерживает тенденцию к снижению веса. Например, переход от отделки PCO 1810 для газированных безалкогольных напитков к текущему стандарту 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. Поскольку требования к характеристикам и размерам этих легких крышек становятся все более жесткими, конкретные марки полиэтиленовых (ПЭ) смол, 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 сопротивление растрескиванию под напряжением, необходимое для тонкостенных деталей, улучшить сопротивление ползучести и барьерные свойства, необходимые для газированных или дозированных напитков, а также обеспечить более высокую текучесть для больших, многогнездных пресс-форм, позволяющих изготавливать больше деталей за один раз. Отрасль продолжит развиваться в направлении создания более тонких и легких крышек, используя современные высокоэффективные полиэтиленовые смолы для обеспечения их производительности.

02. Проектирование с учетом возможности вторичной переработки

По мере того как концепция циклической экономики набирает обороты, проектирование с учетом возможности вторичной переработки становится областью, которой уделяется больше внимания во всей цепочке создания стоимости, чем когда-либо прежде. Крышки, которые раньше состояли из двух или более материалов для удовлетворения 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 дизайн современных крышек и повысят интерес к таким элементам, как связующие вещества и перерабатываемые барьерные смолы.

В прошлом стандартной была двухкомпонентная крышка, состоящая из полипропиленовой (ПП) оболочки и полиэтилена низкой плотности (ПНД) или альтернативного вкладыша для обеспечения надлежащей герметизации. Двухкомпонентные крышки по-прежнему распространены в некоторых регионах Северной Америки и в некоторых отраслях производства напитков, но в большинстве регионов двухкомпонентные крышки постепенно вытесняются сенсорными, не имеющими вкладыша, крышками из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Эти цельные крышки не только упрощают цепочку поставок, уменьшают деформацию горлышка и улучшают герметизацию, но и способствуют внедрению технологий использования однокомпонентных крышек.

Еще одна область, которую следует учитывать при разработке конструкций крышек с учетом возможности вторичной переработки, — это рынок гибкой пищевой упаковки. Все полиэтиленовые пакеты с устойчивым дном (SUP) разработаны для замены традиционных пакетов SUP, в которых используются гибридные материалы, что помогает соответствовать требованиям к эксплуатационным характеристикам.

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

В Северной Америке набирает популярность технология Tether, которая помогает обеспечить сбор крышек вместе с контейнером, одновременно сокращая количество мусора. В 2024 году, в рамках Директивы об одноразовых пластиковых изделиях, Европейский союз (ЕС) потребует, чтобы пластиковые крышки для всех контейнеров объемом менее 3 литров оставались прикрепленными/прикрепленными. Это законодательство вызвало значительные изменения в индустрии напитков, потребовав новых и инновационных разработок.

Следуя той же логике, что и в ЕС, аналогичное законодательство может быть принято 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 закрытые конструкции. 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.

03. Связывающая ПЦР

В некоторых отраслях промышленности производители уже много лет успешно используют отходы промышленных смол (PIR), также известные как переработанные/вторично используемые материалы, в формованных деталях. Использование PCR идет еще дальше, поскольку в производстве используются материалы, ранее применявшиеся потребителями или в промышленных целях.

Для эффективного использования переработанного полимера (ПЦП) в уплотнительных материалах для контакта с пищевыми продуктами и для других целей необходимо учитывать множество факторов. В дальнейшем эти факторы будут играть более важную роль в определении того, какое количество ПЦП целесообразно смешивать с первичным полимером, поскольку организации стремятся максимизировать количество 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 при обработке на производственной линии, предназначенной для использования смол гораздо меньшей вязкости, обычно применяемых в крышках и колпачках. Другие факторы, влияющие на поставки, включают качество, стабильность и надежность.

В общих чертах, основными техническими факторами, которые следует учитывать при разработке 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 свойства, 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 смешиванием.

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 вариативностью 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, при розливе и использовании.

Для решения этой задачи необходимо оценить конструкцию наконечника с учетом требований к его применению. С точки зрения устойчивого развития важно сопоставить преимущества снижения веса с преимуществами ПЦР, чтобы понять, какой подход более целесообразен и какой обеспечивает большую выгоду с точки зрения воздействия на окружающую среду.

Первичные смолы, "готовые к ПЦР" и специально разработанные для ПЦР, могут стать 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 крышек и смол для изготовления колпачков, ориентированные на устойчивое развитие, будут продолжаться в течение следующих 10 лет, поскольку спрос со стороны законодателей и потребителей стимулирует разработку новых бизнес-решений. Сотрудничество между участниками цепочки поставок (производителями, инструментальщиками, владельцами брендов и поставщиками материалов) будет способствовать прогрессу в этой работе из года в год.

Невозможно точно сказать, насколько сильно изменятся закрываемые предприятия к концу века, но они, безусловно, будут включать в себя зарождающиеся сегодня инновации в области устойчивого развития.