Toekomstige doppen en sluitingen:meer HDPE, meer PCR

HDPE met integratie van PCR en PIR zal toenemen in doppen en sluitingen.

Verwacht dat HDPE met post-consumer recycle (PCR) en post-industriële recycle (PIR) inhoud dominant zal worden in toekomstige doppen en sluitingen voor voedingsmiddelen en dranken en voor non-food verpakkingen. Dit is de mening van Brant Wunderlich, marktmanager caps &sluitingen bij Nova Chemicals. In een recente discussie met Plastics Technology , Wunderlich gaf zijn kijk op hoe we kunnen verwachten dat de limieten en sluitingen van 2030 eruit zullen zien.

Hoewel hij toegeeft dat de huidige PP-caps en -sluitingen HDPE met een marge van twee op één overtreffen, ziet hij deze trend al veranderen naarmate HDPE aan kracht wint. “Polyethyleen heeft een veel hoger recyclingpercentage dan PP, dus we streven naar ontwerpen voor zowel recycling als materiaalreductie. Polypropyleen doppen hebben doorgaans een LDPE-voering, dus HDPE maakt een volledig PE-sluiting mogelijk, waardoor het een betere partner is voor PET-drankflessen die momenteel veel meer gerecycled worden dan PP/LDPE-doppen.”

Ook zullen waarschijnlijk een belangrijke rol spelen bij sluitingen van de toekomst zijn "vastgebonden" sluitingen om ervoor te zorgen dat de dop op de fles blijft en daarmee in de recyclestroom terechtkomt, zodat het geen zwerfvuil wordt. Deze zijn al vereist door EU-regelgeving die in 2024 van kracht wordt. Wunderlich concludeert dat PCR-integratie en tethering de prioriteiten van de industrie waarschijnlijk zullen verschuiven.

Factoren die sluitingen in nieuwe richtingen drijven

Innovaties die in alle stadia van de toeleveringsketen van voedsel- en drankverpakkingen opkomen, hebben de efficiëntie, veiligheid en duurzaamheid van verpakkingen verbeterd, waarbij sluitingen een sleutelrol spelen. Wunderlich verwacht voortdurende innovatie met een sterkere focus op duurzaamheid, aangezien de eisen van wetgeving, merkeigenaren en consumenten de behoefte aan nieuwe marktoplossingen stimuleren. "Meer samenwerking in de hele toeleveringsketen is essentieel om ervoor te zorgen dat we nieuwe duurzaamheidsdoelstellingen kunnen halen zonder afbreuk te doen aan de voordelen van plastic sluitingen waar we allemaal op zijn gaan vertrouwen."

Lichtgewicht, PCR/PIR-integratie en recycleerbaarheid zijn sleutelfactoren voor sluitingen en sluitingsharsen van de toekomst.

De belangrijkste factoren die sluitingen en sluitingsharsen in nieuwe richtingen sturen, zijn onder meer lichtgewicht, PCR- en PIR-integratie en recycleerbaarheid.

▪ Lichtgewicht: Dit kan de totale ecologische voetafdruk van een product verlagen, omdat er minder grondstof hoeft te worden geproduceerd, verwerkt en getransporteerd. Volgens Wunderlich zijn er twee vorderingen op het gebied van lichtgewichten. De eerste is een verandering van de halsafwerking ongeveer tien jaar geleden in veel soorten drankflessen, waarbij het gedeelte met schroefdraad van de hals van de fles werd ingekort, waardoor aanzienlijke hoeveelheden materiaal werden geëlimineerd voor een gelijktijdige vermindering van het sluitingsgewicht van 20-30%. Een tweede houdt in dat er een kans is om het sluitingsgewicht met nog eens 20% (ongeveer) te verlagen door meer vooruitgang te boeken in het ontwerp van de nekafwerking voor koolzuurhoudende frisdranken.

Ondertussen kan een hogere mate van lichtgewichtheid in sluitingen voor andere dranken dan water worden bereikt met hoogwaardige PE's, die verbeterde mechanische eigenschappen bieden die nodig zijn voor doppen en sluitingen van de volgende generatie. Dergelijke eigenschappen komen voort uit vooruitgang in het ontwerp van harsen, zoals bimodale molecuulgewichtsverdeling en het gebruik van octeencomonomeer, die unieke voordelen bieden ten opzichte van conventionele PE-harsen. Deze geavanceerde harsen zijn ook bruikbaar in sluitingen die voorheen beperkt waren tot tweedelige oplossingen door verbeteringen in giet- en giettechnologie.

▪ PCR/PIR-opname :Verwerkers integreren PIR al vele jaren met succes in gegoten onderdelen. De integratie van PCR gaat nog een stap verder. Wunderlich zegt dat er veel factoren zijn waarmee rekening moet worden gehouden om PCR effectief op te nemen in sluitingen voor zowel voedselcontact als niet-voedseltoepassingen. "In de toekomst zullen deze factoren een grotere rol spelen bij het bepalen van de limieten voor wat haalbaar is, aangezien organisaties ernaar streven de gerecyclede inhoud in doppen en sluitingen te maximaliseren."

Wunderlich zegt dat maagdelijke harsen moeten worden ontworpen met de integratie van PCR in gedachten. "De maagdelijke hars zelf moet zo worden geformuleerd dat het belangrijke fysieke eigenschappen behoudt door middel van verschillende 'warmtegeschiedenissen' van mechanisch recyclen, die de neiging hebben om sommige materiaaleigenschappen aan te tasten en vluchtige stoffen te introduceren. Geavanceerde formuleringen van additieven zorgen ervoor dat de recyclebare hars uitzonderlijke geur- en kleurprestaties vertoont terwijl hij wordt verwerkt en presteert als een nieuwe hars."

Nova Chemicals, bijvoorbeeld, biedt nu een reeks Surpass "ready-to-recycle harsen" waarvan is aangetoond dat ze een groter gebruik van gerecycled materiaal met nieuwe harsen mogelijk maken, de marktvraag naar recyclaat vergroten en de industrie helpen om duurzaamheidsdoelstellingen te bereiken. "Het mogelijk maken van een hoog percentage gerecycled materiaal is relevant voor elke verpakking, maar in doppen en sluitingen betekent dit een robuuste hars met sterke punten die de zwakke punten van de meer algemene post-consumer materialen die momenteel beschikbaar zijn in evenwicht brengen. De ideale nieuwe hars heeft een uitzonderlijke verwerkbaarheid, weerstand tegen spanningsscheuren en taaiheid tegen vervorming om de ontberingen van inspannende doptoepassingen zoals koolzuurhoudende frisdranken of warme dranken te weerstaan."

Over het gebruik van PIR merkt Wunderlich op dat het meestal direct weer in het productieproces wordt opgenomen in dezelfde faciliteit waar het voor het eerst werd geproduceerd. Als het echter wordt afgewezen omdat de uiteindelijke materiaalprestaties niet aan de specificaties voldoen, of als het anderszins niet in dezelfde faciliteit kan worden hergebruikt, kan het naar een recycleerder worden gestuurd of op de open markt worden verkocht voor een meer geschikte toepassing.

▪ Recyclebaarheid: Traditioneel zijn de meeste sluitingen samengesteld uit twee of meer verschillende materialen om te voldoen aan vereisten zoals manipulatiebewijs of afdichtingsprestaties, maar een overgang naar volledig recyclebare PE-doppen uit één materiaal is al aan de gang. Aangezien het belang van recycling blijft groeien met een groter consumentenbewustzijn en verbeteringen aan de recyclinginfrastructuur, krijgt ontwerpen voor recycleerbaarheid steeds meer prioriteit onder merken.

Volgens Wonderlich is de "caps-on"-benadering de beste manier om ervoor te zorgen dat een sluiting het recyclingsysteem binnenkomt door deze op de fles te houden. Drankflessen zijn typisch PET, terwijl de monomateriaal sluiting PE zal zijn. Technologie of systemen die de fles en de sluiting in het sorteerproces scheiden, zorgen voor een schone stroom van elk materiaal.

Hoewel kosten- en productie-efficiëntie belangrijke factoren blijven, zullen nieuwe recyclingrichtlijnen en wetgeving moderne sluitingen vormgeven en de belangstelling voor elementen zoals tethering en recyclebare barrièreharsen vergroten.

Wunderlich merkt op dat in het geval van kleine HDPE-flessen het voordeel van een geheel PE-sluiting duidelijk is, aangezien de hele container uit één materiaal bestaat en in dezelfde stroom kan worden gerecycled. Het toevoegen van de gebruikelijke PP-sluiting aan de typische float/sink-polymeerscheiding van vandaag is problematisch bij deze flessen. Omdat zowel PP als PE drijven, scheiden ze niet gemakkelijk door dichtheid, wat resulteert in een stroom PE-recyclaat met een aanzienlijk niveau van PP-verontreiniging.

PET-drankflessen zijn een andere uitdaging, omdat veel dranksluitingen, vooral voor koolzuurhoudende frisdranken, zijn gemaakt van een PP-schaal met een PE-voering. Het fles- en sluitingsmateriaal wordt in het float/sink-proces gescheiden omdat PET zinkt. U houdt echter nog steeds een deel van twee materialen over waarvan de componenten niet kunnen worden gescheiden. Als zodanig biedt een volledig PE-sluiting ook in dit geval de beste recyclebaarheid.

Wunderlich merkt op:"Near-infrared (NIR)-technologie kan een kleine verontreiniging sorteren, of het nu PP of PE is, maar het wordt nog niet vaak gebruikt en het werkt niet als de splitsing dichter bij 50/50 ligt. Elektrostatische sortering is een andere opkomende technologie die ook PP van PE kan sorteren, maar staat nog in de kinderschoenen.”