Il packaging monomateriale è pieno di tecnologia
Abstract: Questo articolo analizza le soluzioni alle difficoltà produttive (come resistenza al calore e proprietà barriera) e i punti chiave degli imballaggi monomateriale, quindi condivide una serie di casi di applicazione pratica che sono stati prodotti in serie.
Fondata nel 1990, LD Packaging Co., Ltd. (in breve LD Pack) è senza dubbio leader nel settore degli imballaggi flessibili. Con 30 anni di attenzione e sviluppo innovativo, è cresciuta fino a diventare un'azienda di imballaggi flessibili modernizzata con forti capacità di ricerca e sviluppo, raggiungendo un valore di produzione annuale di oltre 600 milioni di RMB. Particolarmente pionieristica nella ricerca e sviluppo di imballaggi monomateriale riciclabili, è stata uno dei precursori in questo campo.
Già nel 2014, quando BOPE stava appena emergendo, LD PACK ha sviluppato con successo una busta riciclabile con cerniera scorrevole con struttura mono PE, contenente BOPE. Dopo oltre 6 anni di impegno, LD PACK ha sviluppato ancora una volta con successo quattro serie di prodotti di imballaggio riciclabili monomateriale, tra cui imballaggi mono PE, imballaggi mono PP, imballaggi di grande capacità e film in bobina per imballaggio automatico, contribuendo alla protezione dell'ambiente. Indubbiamente, lo sviluppo di imballaggi riciclabili monomateriale è il tema più caldo nel settore degli imballaggi flessibili. Tuttavia, quali sono state le difficoltà quando LD PACK ha sviluppato imballaggi monomateriale negli ultimi sei anni?
quali sono i limiti dell'applicazione di materiali mono come PE e PP? quali sono gli ultimi progressi? Con queste domande in mente, il giornalista ha recentemente avuto il privilegio di intervistare il signor Jason Zhong, il direttore generale di LD PACK. Per quanto riguarda lo sviluppo di monomateriali, il signor Zhong ha affermato:"Lo sviluppo di materiali mono è fondamentale e il futuro è luminoso! Tuttavia, la strada della ricerca e sviluppo è ardua e tortuosa, con molti colli di bottiglia tecnici ancora da superare!"
Custodia con cerniera scorrevole riciclabile con struttura mono in PE
1. Le maggiori sfide tecniche degli imballaggi monomateriale sono la resistenza al calore e le proprietà barriera.
(1) Resistenza al calore:
Quando si tratta di materiali come PE/PE, il trasferimento di calore durante la realizzazione della busta avviene dallo strato superficiale allo strato termosaldante. Nonostante i miglioramenti nelle proprietà fisiche come resistenza alla trazione, rigidità e trasparenza attraverso i processi di stiramento, le proprietà chimiche del film in PE rimangono le stesse, in particolare la sua resistenza al calore è la sfida più grande durante la produzione delle buste. Lo strato esterno di PE deve essere caldo per garantire l'integrità della sigillatura, mentre lo strato interno deve rimanere freddo per mantenere la termosaldatura. Questa contraddizione rappresenta una sfida significativa. Inoltre, l'allungamento del PE influenzerà la planarità della sacca. L'uso dell'LDPE può risolvere i problemi di allungamento, ma la sua scarsa resistenza al calore non soddisfa i requisiti di imballaggio. D'altra parte, l'HDPE non può subire un doppio allungamento, complicando ulteriormente la questione. BOPE può sostituire il nylon per risolvere problemi di rigidità e resistenza alla perforazione, ma non riesce ancora a risolvere la resistenza al calore e la planarità della custodia. Le buste realizzate in BOPE/PE tendono ad arricciare i bordi, aumentando significativamente la difficoltà di realizzazione delle buste.
Anche dopo 6 anni di sviluppo monomateriale, LD PACK ha risolto solo parzialmente il problema della resistenza al calore. La soluzione completa dipende dai miglioramenti nelle prestazioni della resina e nella tecnologia di lavorazione, che ancora mancano. Si dice che aziende come ExxonMobil e Dow stiano cercando di capire come risolvere il problema della resistenza al calore del PE. E spero che possano presto raggiungere progressi pratici.
(2) Proprietà barriera:
Diversamente dalla resistenza al calore, esistono soluzioni per migliorare la barriera dei monomateriali. In generale, è possibile aggiungere EVOH o PVA per soddisfare i requisiti di barriera e riciclaggio, purché la quantità aggiunta non superi il 5% dello spessore totale. Ad esempio, in una pellicola laminata con uno spessore totale di 100 um, la quantità di EVOH aggiunta sarebbe di circa 5 um, risultando in un OTR inferiore a 8 cc. Tali strutture possono preservare efficacemente la qualità degli alimenti secchi e dei prodotti per la casa confezionati, anche se con una durata di conservazione leggermente inferiore rispetto agli imballaggi compositi convenzionali. Tuttavia, il costo aumenta in modo significativo e queste soluzioni risolvono solo parzialmente i problemi legati alle barriere, non riuscendo a risolvere problemi quali la resistenza all’olio, alla luce e alla resistenza chimica, limitando la loro applicazione in tutti gli imballaggi alimentari.
Per quanto riguarda i pro e i contro dell'aggiunta di EVOH o PVA per migliorare le proprietà barriera, abbiamo testato entrambi i materiali. Sebbene il PVA eccelle nelle proprietà di barriera all'ossigeno e possa essere applicato a diversi substrati con flessibilità nella lavorazione, i suoi svantaggi includono scarsa resistenza all'acqua, suscettibilità alla deformazione e resistenza al calore inadeguata. Al contrario, riteniamo che l’aggiunta di EVOH sia più favorevole. La tecnologia di soffiatura del film con EVOH è matura e, quando i clienti richiedono proprietà barriera più elevate, EVOH può essere aggiunto al centro dello strato termosaldante senza ulteriore lavorazione di rivestimento. Il posizionamento nello strato intermedio riduce l'impatto dell'umidità, garantendo prestazioni barriera stabili e buona resistenza al calore.
In conclusione, gli attuali imballaggi monomateriale in PP o PE sono adatti solo per imballaggi di alimenti secchi o detersivi. Non può soddisfare requisiti elevati per l'imballaggio, come la sterilizzazione ad alta temperatura o la resistenza chimica. Inoltre, un problema significativo con i monomateriali è la loro scarsa resistenza al calore, che non riesce a soddisfare i requisiti di differenza di temperatura, influenzando la velocità delle macchine confezionatrici o riempitrici automatiche. Sono necessarie riduzioni significative della velocità di confezionamento per raggiungere gli obiettivi di confezionamento.
2. Le imprese di imballaggio flessibile devono concentrarsi su diversi punti chiave nel controllo del processo quando producono imballaggi riciclabili monomateriale:
1) Processo di stampa: Fondamentalmente non vi è alcuna sovrastampa dovuta alla deformazione da trazione dei materiali, ma sono necessarie apparecchiature di stampa ad alta precisione per garantire un allineamento di stampa accurato e un controllo della tensione. Per i nostri materiali PE, con le apparecchiature di stampa BOBST è possibile raggiungere velocità di 250-300 m/min.
2) Processo di produzione delle buste:Il processo di realizzazione della busta è l’aspetto più impegnativo. Le macchine devono essere modificate per adattarsi alla tensione e alla temperatura degli imballaggi monomateriale. La tensione deve essere ridotta al minimo e la velocità della macchina ridotta per ridurre al minimo lo stiramento del materiale. Abbassando la temperatura di sigillatura e implementando processi di sigillatura multipli a bassa temperatura per le buste in PE/PE si può migliorare la qualità di produzione delle buste. La differenza di temperatura tra gli strati interno ed esterno deve essere di almeno 30 ℃ per garantire una corretta realizzazione della busta.
3) Post-elaborazione:Anche il controllo delle tecniche di post-elaborazione come gli ugelli di saldatura e le valvole è fondamentale. Questi processi richiedono temperature più elevate rispetto alla produzione di buste, richiedendo un'attenta selezione dei materiali e adattamenti ai processi di saldatura.
3. Caso di studio:
1) Confezione monope riciclabile
Attualmente utilizziamo la struttura BOPE/EVOH/PE per sostituire BOPA/PE. Lo strato esterno è realizzato in PE resistente al calore e allo stiramento per la stampa, mentre lo strato di laminazione utilizza materiali con elevata rigidità e resistenza per garantire la planarità e la resistenza della busta. Questa soluzione è adatta a vari tipi di buste, come buste con chiusura su tre lati, buste con cerniera stand-up e buste con beccuccio, vendute principalmente ai mercati esteri. Sono utilizzati principalmente per il confezionamento di alimenti secchi, alimenti freschi e surgelati, beni di prima necessità e imballaggi leggeri.
2) Mono buste con beccuccio in PP
Queste buste utilizzano una struttura in PP al 100%, con lo strato esterno resistente al calore e al restringimento e lo strato interno progettato per la termosaldatura a bassa temperatura e la resistenza agli urti. Sono adatti al riempimento a caldo e alla refrigerazione e hanno elevate proprietà barriera, che li rendono ideali per il confezionamento di prodotti lattiero-caseari. Il contenuto della confezione varia generalmente da 70 g a 150 g e i tipi di buste includono buste con beccuccio stand-up e buste con beccuccio con chiusura a quattro lati. Tuttavia, queste buste sono attualmente sottoposte a test su piccola scala e non sono ancora state applicate al mercato. Le sfide principali risiedono nella resistenza al calore e nella bassa efficienza produttiva. Le buste con beccuccio richiedono una differenza di temperatura più elevata nell'area del beccuccio, almeno 70-80℃ o addirittura 100℃, cosa che il PP non può raggiungere, rendendo la produzione estremamente difficile.
3) Custodia monouso in PP
Queste buste presentano una struttura al 100% in PP o strutture PP/PP o PP/MOPP/PP, utilizzando monomateriali per soddisfare elevati requisiti di barriera. Lo strato esterno è realizzato in PP con elevata resistenza al calore, mentre lo strato interno è realizzato con materiali con buona flessibilità, resistenza alla termosaldatura e resistenza agli urti, garantendo che la custodia soddisfi le esigenze dei clienti. Può essere realizzato in vari tipi come custodia con cerniera stand-up, custodia con cerniera con chiusura su quattro lati e custodia con cerniera a fondo piatto con capacità da 500 g ~ 3 kg
Prospettive future per gli imballaggi riciclabili monomateriale:
Grandi marchi come Nestlé, Unilever e Kraft si sono impegnati al World Economic Forum di Davos del 2018 a passare a materiali riciclabili o biodegradabili per tutti i loro imballaggi entro il 2025. La tendenza verso la sostenibilità ambientale, sia a livello nazionale che internazionale, ha spinto i governi e i grandi marchi a adottare imballaggi monomateriali riciclabili per favorire lo sviluppo di un’economia circolare. Tuttavia, molte sfide tecniche rimangono irrisolte, impedendo agli imballaggi monomateriale di sostituire completamente i materiali di laminazione multistrato. Le soluzioni attuali, come quelle contenenti EVOH per sostituire il foglio di alluminio, devono ancora affrontare colli di bottiglia tecnologici, poiché risolvono solo parzialmente i problemi di barriera all’ossigeno e non possono sostituire completamente le proprietà barriera complete del foglio di alluminio.
Attualmente, i proprietari dei marchi e le imprese di imballaggio hanno deciso di sviluppare monomateriali, ma c'è ancora molta strada da fare prima della vera implementazione. Nonostante queste sfide, aziende come noi sono impegnate a sviluppare soluzioni con proprietà barriera e resistenza al calore. Attualmente stiamo testando le pellicole MDOPE, utilizzando processi di estrusione e migliorando e adattando continuamente i processi. Tuttavia, senza una rigorosa regolamentazione, l’applicazione degli imballaggi monomateriale rimane limitata, anche nei mercati esteri dove è stata promossa prima rispetto ai mercati cinesi. Risolvere i problemi di resistenza al calore e barriera è essenziale per l’adozione diffusa degli imballaggi monomateriale.
Oltre alle sfide tecniche, ci sono anche preoccupazioni legate ai costi. Poiché il costo degli imballaggi monomateriale è generalmente superiore di almeno il 20-30% rispetto a quello degli imballaggi convenzionali, il che ne limita lo sviluppo.
Lo sviluppo di imballaggi monomateriale continuerà ad affrontare sfide e ostacoli tecnologici, ma i crescenti sforzi di ricerca e sviluppo per imballaggi riciclabili rappresentano un obiettivo chiave per lo sviluppo futuro di LD PACK. Il nostro obiettivo è raggiungere oltre il 70% di adozione di imballaggi monomateriale entro il 2025. Auguriamo sinceramente a LD PACK il successo nel superare i colli di bottiglia tecnologici dello sviluppo degli imballaggi monomateriale e diventare un pioniere leader in questo campo.
Dichiarazione: questo articolo è stato scritto da LD PACK e tutti i diritti sono riservati a LD PACK. Il contenuto è solo di riferimento. Si prega di correggere eventuali errori. Non può essere riprodotto senza autorizzazione, altrimenti LD PACK si riserva il diritto di perseguire la propria responsabilità legale. In caso di domande tecniche, inviare un'e-mail a sales@ldpack.com per una discussione.
Articolo da: < IMBALLAGGIO IN PRIMA LINEA>,
