未来的瓶盖:更多地使用HDPE和PCR

作者:Plastics Technology LILLI MANOLIS SHERMAN 发布时间:2022-02-15
行业专家们表示,由HDPE 制成的瓶盖将会激增,并将融入PCR和PIR。未来的设计还会将瓶盖与瓶子捆绑在一起。


图1

融入PCR和PIR 成分的HDPE 将在瓶盖生产中占据主导地位

按照Nova Chemicals公司瓶盖市场经理Brant Wunderlich的观点,预计融入了消费后回收料(PCR)和工业回收料(PIR)的高密度聚乙烯(HDPE),将在未来的食品饮料包装及非食品包装用盖的生产中占据主导地位。对此,Wunderlich展望了2030年的瓶盖样子。

虽然他承认,目前,PP瓶盖的数量是HDPE瓶盖的两倍,但他认为,这种趋势已经在发生变化,因为HDPE更具吸引力。他说:“聚乙烯(PE)的循环利用率要比聚丙烯(PP)高得多,所以,我们设计的目标是循环利用以及减少材料用量。PP瓶盖通常带有低密度聚乙烯(LDPE)制成的内衬,而采用HDPE 可以制成全PE的瓶盖,这使它能够更好地与PET饮料瓶搭配,目前,PET饮料瓶的回收率要比PP/LDPE瓶盖高得多。” 

保证瓶盖能留在瓶子上并与它一起进入循环回收流程而不会变成垃圾,也许防盗瓶盖将在未来的瓶盖中扮演重要角色。欧盟法规已对此提出要求并将于2024年生效。Wunderlich表示,对PCR的接受和采纳可能会改变行业的优先事项。 

在整个食品饮料包装供应链中出现的创新提高了包装的效率、安全性和可持续性,瓶盖对此发挥了重要作用。Wunderlich预计,基于法规、品牌所有者和消费者的要求,更加注重可持续性的持续创新,会推动市场对新的解决方案的需求。“加强整个供应链的合作,是确保我们实现新的可持续性发展目标同时又不影响我们赖以生存的塑料瓶盖所带来的好处的关键。” Wunderlich说道。


图2

轻量化、融入PCR/PIR以及回收利用是推动瓶盖和瓶盖树脂向新的方向发展的关键因素

推动瓶盖和瓶盖树脂向新的方向发展的关键因素是轻量化、融入PCR和PIR以及回收利用。

轻量化

轻量化有助于减少产品整个生命周期的碳足迹,因为减少了需要生产、加工和运输的原材料。Wunderlich 介绍了轻量化的两大进步:首先,大约在10年前,许多类型的饮料瓶,在瓶颈部分都发生了变化,瓶颈的螺纹段被缩短了,这极大地减少了瓶盖的材料用量,令瓶盖质量减轻了20%~30%;第二个选项意味着一个悬而未决的机会,通过对碳酸软饮料瓶的颈部作更多的设计改进,能进一步减轻大约20%的瓶盖质量。

与此同时,除饮用水以外的饮料瓶用瓶盖,可以采用高性能的PE实现更高程度的轻量化,该材料提供了下一代瓶盖所需的更高的机械性能,这些特性来源于对树脂设计的改进,如双峰分子量的分布和对辛烯共聚单体的应用,这提供了优于传统PE树脂的独特优势。这些先进的树脂,也可以通过改进成型和模具技术而被用于以前仅限于两部分解决方案的瓶盖。

融入PCR/PIR

加工商们将PIR成功地融入到成型部件之中已有多年,而融入PCR 将更加向前迈进一步。Wunderlich表示,为了将PCR 有效地融入到食品接触和非食品接触的瓶盖中,需要考虑的因素很多。“展望未来,这些因素将在确定极限可行性方面发挥更大的作用,因为企业都希望将尽可能多的回收材料用于瓶盖之中。” Wunderlich说道。

Wunderlich表示,对原生树脂的设计必须考虑到与PCR的融合。为保证关键的物理性能,原生树脂本身的配制过程必须经历多次机械循环的热过程,这会降低某些物质的性能并引入挥发物。尖端的添加剂配方确保了可循环使用的树脂展现出特殊的气味和颜色,同时加工性就像原生树脂一样。

比如,Nova Chemicals公司现在提供的Surpass系列可循环使用的树脂,已经证明了可以将更多的回收成分与原生树脂一起使用,从而增加了市场对回收料的需求,并有助于行业实现可持续性目标。“虽然可以将高百分含量的回收料用在任何包装中,但在瓶盖应用中,意味着需要一种强韧的树脂,它能够平衡现有的更多用途的消费后材料的缺点。理想的原生树脂具有优异的加工性、抗应力开裂性和抗变形韧性,能够承受碳酸软饮料或热灌装饮料等瓶盖应用的严酷环境。”

PIR应用上,Wunderlich表示,通常是将PIR直接放回最初加工它的同一设备的生产流程之中,但是,如果由于最终材料性能不合格而被拒用,或者不能在同一设备上被重复使用,它可能会被送到回收商那里,或者在公开市场上出售,进入更合适的应用领域。

可回收性

传统上,大多数瓶盖是由两种或两种以上的不同材料制成,以满足防盗性或密封性要求。然而,向完全可循环利用的单一材料的PE瓶盖转变已经开始了。随着消费者意识的增强以及回收基础设施的改善,回收利用的重要性正日益凸显。因此,作为品牌的首要任务,为回收利用而进行的设计正在兴起。

Wonderlich表示,caps-on方法是保证瓶盖留在瓶子上一同进入回收系统的最好方法。饮料瓶通常采用的是PET,而单一材料的瓶盖通常采用的是PE。在分类过程中,将瓶子和瓶盖分开的技术或系统有助于保证每种材料流的清洁度。

虽然成本和生产效率仍然是重要因素,但新的回收法规将成就现代瓶盖,增强对回收阻隔树脂的使用兴趣。

Wunderlich表示,对于小型HDPE瓶来说,完全由PE制成的瓶盖带来的好处是显而易见的,因为整个容器是单一材料的,可以在同一料流中进行回收。在目前典型的漂浮/下沉式聚合物分离过程中加入常用的PP瓶盖,会对这些瓶子的回收带来问题,因为PP和PE都浮在水面上,不易通过密度的不同而被区分开,导致PE回收料流中含有大量的PP成分。

回收PET 饮料瓶面临的挑战则不同,因为许多饮料瓶盖,特别是用于碳酸软饮料的瓶盖都由PP外壳和PE内衬构成,瓶子和瓶盖材料将在漂浮/下沉过程中被分离开,因为PET会下沉。但仍会留下一个由两种材料制成的部件,这两种组分不能被分离开。因此,在这种情况下,完全由PE制成的瓶盖也提供了最佳的回收性。

Wunderlich表示:“近红外(NIR)技术可以分辨出轻微的污染物,无论是PP还是PE,但还不常用,而且,如果两者的比例接近50/50就不起作用了。静电分选是另一种新兴技术,也可以从PE中分选出PP,但仍处于早期阶段。”

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