Zukünftige Verschlüsse und Verschlüsse:Mehr HDPE, mehr PCR

HDPE mit Integration von PCR und PIR wird sich in Kappen und Verschlüssen vermehren.

Erwarten Sie, dass HDPE mit Post-Consumer-Recycling- (PCR) und Post-Industrial-Recycling-(PIR)-Anteilen in zukünftigen Verschlüssen und Verschlüssen für Lebensmittel und Getränke sowie für Non-Food-Verpackungen dominant werden wird. Dies ist die Ansicht von Brant Wunderlich, Marktleiter Caps &Closures bei Nova Chemicals. In einer aktuellen Diskussion mit Plastics Technology , sagte Wunderlich, wie wir Caps and Closures von 2030 erwarten können.

Er räumt zwar ein, dass die heutigen PP-Verschlüsse und -Verschlüsse HDPE um eins zu eins übertreffen, sieht jedoch, dass sich dieser Trend bereits ändert, da HDPE an Bedeutung gewinnt. „Polyethylen hat eine viel höhere Recyclingrate als PP, daher streben wir ein Design sowohl für das Recycling als auch für die Materialreduzierung an. Polypropylen-Verschlüsse haben normalerweise einen LDPE-Liner, sodass HDPE einen Voll-PE-Verschluss ermöglicht, was es zu einem besseren Partner für PET-Getränkeflaschen macht, die derzeit viel stärker recycelt werden als PP/LDPE-Verschlüsse.“

Eine wichtige Rolle bei den Verschlüssen der Zukunft spielen wahrscheinlich auch „angebundene“ Verschlüsse, die sicherstellen, dass der Verschluss auf der Flasche bleibt und mit ihm in den Recyclingstrom gelangt, damit er nicht zu Abfall wird. Diese sind bereits durch die EU-Verordnung, die 2024 in Kraft tritt, vorgeschrieben. Wunderlich kommt zu dem Schluss, dass die Integration von PCR und das Tethering wahrscheinlich die Prioritäten der Branche verschieben werden.

Faktoren für Schließungen in neue Richtungen

Innovationen auf allen Stufen der Lieferkette für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen haben die Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit von Verpackungen verbessert, wobei Verschlüsse eine Schlüsselrolle spielen. Wunderlich erwartet kontinuierliche Innovationen mit einem stärkeren Fokus auf Nachhaltigkeit, da die Anforderungen von Gesetzgebern, Markeninhabern und Verbrauchern den Bedarf an neuen Marktlösungen treiben. „Eine verstärkte Zusammenarbeit in der gesamten Lieferkette ist der Schlüssel, um sicherzustellen, dass wir neue Nachhaltigkeitsziele erreichen können, ohne die Vorteile von Kunststoffverschlüssen zu beeinträchtigen, auf die wir uns alle verlassen.“

Leichtgewicht, PCR/PIR-Einbindung und Recyclingfähigkeit sind Schlüsselfaktoren für die Verschlüsse und Verschlussharze der Zukunft.

Zu den Schlüsselfaktoren, die Verschlüsse und Verschlussharze in neue Richtungen treiben, gehören Leichtbau, PCR- und PIR-Einbindung sowie Recyclingfähigkeit.

▪ Leichtbau: Dies kann den gesamten ökologischen Fußabdruck eines Produkts verringern, da weniger Rohstoffe produziert, verarbeitet und transportiert werden müssen. Erwähnenswert sind laut Wunderlich zwei Fortschritte beim Leichtbau. Die erste ist eine Änderung der Halsoberfläche vor etwa einem Jahrzehnt bei vielen Arten von Getränkeflaschen, bei der der Gewindeabschnitt des Flaschenhalses verkürzt wurde, wodurch erhebliche Materialmengen für eine gleichzeitige Gewichtsreduzierung des Verschlusses um 20-30% reduziert wurden. Ein zweites beinhaltet eine ausstehende Gelegenheit, das Verschlussgewicht um weitere 20 % (ungefähr) durch weitere Fortschritte im Design des Halsabschlusses für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke zu reduzieren.

In der Zwischenzeit kann mit Hochleistungs-PEs, die verbesserte mechanische Eigenschaften bieten, die für Kappen und Verschlüsse der nächsten Generation erforderlich sind, ein höheres Maß an Leichtbau bei Verschlüssen für andere Getränke als Wasser erreicht werden. Diese Eigenschaften resultieren aus Fortschritten im Harzdesign wie der bimodalen Molekulargewichtsverteilung und der Verwendung von Octen-Comonomer, die gegenüber herkömmlichen PE-Harzen einzigartige Vorteile bieten. Diese fortschrittlichen Harze sind auch in Verschlüssen einsetzbar, die zuvor durch Verbesserungen in der Form- und Formtechnologie auf Zweikomponentenlösungen beschränkt waren.

▪ PCR/PIR-Eingliederung :Verarbeiter setzen PIR seit vielen Jahren erfolgreich in Formteile ein. Die Einbindung der PCR geht noch einen Schritt weiter. Wunderlich sagt, dass viele Faktoren zu berücksichtigen sind, um PCR effektiv in Verschlüsse sowohl für Lebensmittelkontakt- als auch für Non-Food-Anwendungen zu integrieren. „In Zukunft werden diese Faktoren eine größere Rolle bei der Bestimmung der Grenzen des Machbaren spielen, da Unternehmen versuchen, den recycelten Anteil in Kappen und Verschlüssen zu maximieren.“

Wunderlich sagt, dass reine Harze unter Berücksichtigung der PCR entwickelt werden müssen. „Das neue Harz selbst muss so formuliert werden, dass es wichtige physikalische Eigenschaften durch mehrere mechanische Recycling-„Wärmegeschichten“ beibehält, die dazu neigen, einige Materialeigenschaften zu verschlechtern und flüchtige Stoffe einzuführen. Modernste Additivformulierungen stellen sicher, dass das recycelbare Harz eine außergewöhnliche Geruchs- und Farbleistung bei der Verarbeitung und Leistung wie ein neues Harz aufweist.“

Nova Chemicals bietet nun zum einen eine Reihe von „Recycling-Harzen“ von Surpass an, die nachweislich eine stärkere Verwendung von recycelten Inhalten mit Neuharzen ermöglichen, die Marktnachfrage nach Rezyklat erhöhen und der Industrie helfen, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. „Die Ermöglichung eines hohen Recyclinganteils ist für jede Verpackung relevant, aber bei Verschlüssen und Verschlüssen bedeutet dies ein robustes Harz mit Stärken, das die Schwächen der derzeit verfügbaren Mehrzweck-Post-Consumer-Materialien ausgleicht. Das ideale neue Harz hat eine außergewöhnliche Verarbeitbarkeit, Beständigkeit gegen Spannungsrisse und Widerstandsfähigkeit gegen Verformung, um den Strapazen von anstrengenden Kappenanwendungen wie kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken oder Heißabfüllgetränken standzuhalten.“

Bei der Verwendung von PIR stellt Wunderlich fest, dass es meistens direkt am selben Standort wieder in den Herstellungsprozess zurückgeführt wird, in dem es zuerst hergestellt wurde. Wenn es jedoch abgelehnt wird, weil die endgültige Materialleistung nicht den Spezifikationen entspricht, oder es aus anderen Gründen nicht in derselben Einrichtung wiederverwendet werden kann, kann es an einen Recyclingbetrieb gesendet oder auf dem freien Markt an eine geeignetere Anwendung verkauft werden.

▪ Recyclingfähigkeit: Traditionell bestehen die meisten Verschlüsse aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien, um Anforderungen wie Originalitätssicherung oder Dichtungsleistung zu erfüllen, aber ein Übergang zu vollständig recycelbaren Monomaterial-PE-Kappen ist bereits im Gange. Da die Bedeutung des Recyclings mit dem zunehmenden Bewusstsein der Verbraucher und der Verbesserung der Recyclinginfrastruktur weiter zunimmt, gewinnt das Design für Recyclingfähigkeit wieder an Priorität bei den Marken.

Laut Wonderlich ist der „Caps-on“-Ansatz der beste Weg, um sicherzustellen, dass ein Verschluss in das Recyclingsystem gelangt, indem er auf der Flasche verbleibt. Getränkeflaschen bestehen in der Regel aus PET, während der Monomaterialverschluss aus PE besteht. Technologien oder Systeme, die Flasche und Verschluss im Sortierprozess trennen, sorgen für einen sauberen Strom jedes Materials.

Obwohl Kosten und Produktionseffizienz weiterhin wichtige Faktoren sind, werden neue Recyclingrichtlinien und -gesetze moderne Verschlüsse prägen und das Interesse an Elementen wie Haltebändern und recycelbaren Barriereharzen steigern.

Wunderlich weist darauf hin, dass bei kleinen HDPE-Flaschen der Vorteil eines reinen PE-Verschlusses klar ist, da der gesamte Behälter aus Monomaterial besteht und im selben Strom recycelt werden kann. Bei diesen Flaschen ist das Hinzufügen des üblichen PP-Verschlusses bei der heute üblichen Float/Sink-Polymertrennung problematisch. Da sowohl PP als auch PE schwimmen, trennen sie sich nicht leicht nach Dichte, was zu einem Strom von PE-Rezyklat mit einer erheblichen PP-Verunreinigung führt.

Eine andere Herausforderung stellen PET-Getränkeflaschen dar, denn viele Getränkeverschlüsse, insbesondere für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke, bestehen aus einer PP-Schale mit einem PE-Liner. Beim Float-Sink-Verfahren werden Flasche und Verschlussmaterial getrennt, da PET sinkt. Sie haben jedoch immer noch ein Zwei-Material-Teil, dessen Komponenten nicht getrennt werden können. Somit bietet ein Voll-PE-Verschluss auch in diesem Fall die beste Recyclingfähigkeit.

Wunderlich bemerkt:„Die Nahinfrarot-Technologie (NIR) kann eine geringfügige Verunreinigung – sei es PP oder PE – aussortieren, wird jedoch noch nicht häufig verwendet und funktioniert nicht, wenn die Aufteilung näher an 50/50 liegt. Die elektrostatische Sortierung ist eine weitere aufkommende Technologie, die auch PP von PE trennen kann – aber noch in den Kinderschuhen steckt.“