A embalagem Mono Material está repleta de tecnologia
Resumo: Este artigo analisa as soluções das dificuldades de produção (como resistência ao calor e propriedades de barreira) e os pontos-chave das embalagens monomaterial, depois compartilha uma série de casos práticos de aplicação que foram produzidos em massa.
Fundada em 1990, a LD Packaging Co., Ltd. (LD Pack, abreviadamente) é sem dúvida líder na indústria de embalagens flexíveis. Com 30 anos de foco e desenvolvimento inovador, tornou-se uma empresa modernizada de embalagens flexíveis com fortes capacidades de P&D, alcançando um valor de produção anual de mais de 600 milhões de RMB. Particularmente pioneira na pesquisa e desenvolvimento de embalagens recicláveis monomateriais, tem sido uma das precursoras neste campo.
Já em 2014, quando o BOPE estava surgindo, a LD PACK desenvolveu com sucesso uma bolsa reciclável com zíper deslizante de estrutura mono PE, contendo BOPE. Após mais de 6 anos de esforço, a LD PACK desenvolveu mais uma vez com sucesso quatro séries de produtos de embalagens recicláveis monomateriais, incluindo embalagens mono PE, embalagens mono PP, embalagens de grande capacidade e embalagens automáticas de filmes em rolo, contribuindo para a proteção ambiental. Sem dúvida, o desenvolvimento de embalagens recicláveis monomateriais é o tema mais quente na indústria de embalagens flexíveis. Porém, quais são as dificuldades quando a LD PACK desenvolveu embalagens monomateriais nos últimos seis anos?
quais são as limitações da aplicação de monomateriais como PE e PP? qual é o progresso mais recente? Com estas questões em mente, o repórter teve recentemente o privilégio de entrevistar o Sr. Jason Zhong, Gerente Geral da LD PACK. Em relação ao desenvolvimento de monomateriais, o Sr. Zhong disse:"O desenvolvimento de monomateriais é imperativo e o futuro é brilhante! Contudo, o caminho da pesquisa e desenvolvimento é árduo e tortuoso, com muitos gargalos técnicos ainda a serem superados!"
Bolsa reciclável com zíper deslizante com estrutura mono PE
1. Os maiores desafios técnicos das embalagens monomateriais são a resistência ao calor e as propriedades de barreira.
(1) Resistência ao Calor:
Quando se trata de materiais como PE/PE, a transferência de calor durante a fabricação da bolsa ocorre da camada superficial para a camada de selagem térmica. Apesar das melhorias nas propriedades físicas, como resistência à tração, rigidez e transparência através de processos de estiramento, as propriedades químicas do filme PE permanecem as mesmas, particularmente a sua resistência ao calor é o maior desafio durante a fabricação de bolsas. A camada externa de PE precisa estar quente para garantir a integridade da vedação, enquanto a camada interna deve permanecer fria para manter a vedação térmica. Esta contradição apresenta um desafio significativo. Além disso, o alongamento do PE afetará o nivelamento da bolsa. O uso de LDPE pode resolver problemas de estiramento, mas sua baixa resistência ao calor não atende aos requisitos de embalagem. Por outro lado, o HDPE não pode sofrer duplo estiramento, complicando ainda mais a questão. O BOPE pode substituir o náilon para resolver problemas de rigidez e resistência à perfuração, mas ainda não consegue resolver a resistência ao calor e o nivelamento da bolsa. Bolsas feitas de BOPE/PE são propensas a enrolar nas bordas, aumentando significativamente a dificuldade de fabricação.
Mesmo após 6 anos de desenvolvimento monomaterial, o LD PACK resolveu apenas parcialmente o problema da resistência ao calor. A solução completa depende de melhorias no desempenho da resina e na tecnologia de processamento, que ainda faltam. Diz-se que empresas como a ExxonMobil e a Dow estão a descobrir como resolver o problema da resistência ao calor do PE. E espero que possam alcançar avanços práticos em breve.
(2) Propriedades da Barreira:
Diferente da resistência ao calor, existem soluções para aumentar a barreira dos monomateriais. Geralmente, EVOH ou PVA podem ser adicionados para atender aos requisitos de barreira e reciclagem, desde que a quantidade adicionada não exceda 5% da espessura total. Por exemplo, em um filme laminado com espessura total de 100um, a quantidade de EVOH adicionada seria em torno de 5um, resultando em uma OTR inferior a 8cc. Tais estruturas podem preservar eficazmente a qualidade dos alimentos secos embalados e dos produtos domésticos, embora com um prazo de validade ligeiramente mais curto em comparação com as embalagens compostas convencionais. No entanto, o custo aumenta significativamente e estas soluções abordam apenas parcialmente os problemas de barreira, não abordando preocupações como a resistência ao óleo, a resistência à luz e a resistência química, limitando a sua aplicação em todas as embalagens de alimentos.
Em relação aos prós e contras da adição de EVOH ou PVA para melhorar as propriedades de barreira, testamos ambos os materiais. Embora o PVA seja excelente em propriedades de barreira ao oxigênio e possa ser aplicado a diferentes substratos com flexibilidade no processamento, suas desvantagens incluem baixa resistência à água, suscetibilidade à deformação e resistência inadequada ao calor. Em contrapartida, acreditamos que adicionar EVOH é mais favorável. A tecnologia de sopro de filme com EVOH está madura e quando os clientes exigem propriedades de barreira mais altas, o EVOH pode ser adicionado no meio da camada de selagem térmica sem o processamento adicional de revestimento. Ser colocado na camada intermediária reduz o impacto da umidade, garantindo desempenho de barreira estável e boa resistência ao calor.
Concluindo, as atuais embalagens monomateriais que utilizam PP ou PE são adequadas apenas para embalagens de alimentos secos ou de líquidos de lavagem. Ele não pode atender a altos requisitos de embalagem, como esterilização em alta temperatura ou resistência química. Além disso, um problema significativo com os monomateriais é a sua baixa resistência ao calor, que não atende aos requisitos de diferença de temperatura, afetando a velocidade das máquinas de embalagem automática ou das máquinas de envase. Reduções significativas na velocidade de embalagem são necessárias para atingir as metas de embalagem.
2. As empresas de embalagens flexíveis precisam se concentrar em vários pontos-chave no controle de processos ao produzir embalagens recicláveis monomateriais:
1) Processo de impressão: Basicamente, não há sobreimpressão devido à deformação por tração dos materiais, mas é necessário equipamento de impressão de alta precisão para garantir o alinhamento preciso da impressão e o controle da tensão. Para nossos materiais PE, velocidades de 250-300m/min podem ser alcançadas com equipamentos de impressão BOBST.
2) Processo de fabricação de bolsas:O processo de fabricação da bolsa é o aspecto mais desafiador. As máquinas devem ser modificadas para acomodar a tensão e a temperatura das embalagens monomateriais. A tensão deve ser minimizada e a velocidade da máquina reduzida para minimizar o estiramento do material. Reduzir a temperatura de vedação e implementar processos de vedação múltipla de baixa temperatura para bolsas de PE/PE pode melhorar a qualidade da fabricação de bolsas. A diferença de temperatura entre as camadas interna e externa deve ser de pelo menos 30 ℃ para garantir a confecção adequada da bolsa.
3) Pós-processamento:O controle das técnicas de pós-processamento, como bicos e válvulas de soldagem, também é crucial. Esses processos exigem temperaturas mais altas do que a fabricação de bolsas, necessitando de seleção cuidadosa de materiais e ajustes nos processos de soldagem.
3. Estudo de caso:
1) Embalagem reciclável Mono PE
Atualmente, utilizamos estrutura de BOPE/EVOH/PE em substituição ao BOPA/PE. A camada externa é feita de PE resistente ao calor e ao estiramento para impressão, enquanto a camada de laminação utiliza materiais com alta rigidez e resistência para garantir o nivelamento e a resistência da bolsa. Esta solução é adequada para vários tipos de bolsas, como bolsas com selo de três lados, bolsas com zíper e bolsas com bico, que são vendidas principalmente para mercados internacionais. Eles são usados principalmente para embalar alimentos secos, alimentos frescos e congelados, necessidades diárias e embalagens leves.
2) Bolsas de bico mono PP
Essas bolsas utilizam estrutura 100% PP, com a camada externa resistente ao calor e ao encolhimento, e a camada interna projetada para vedação térmica em baixa temperatura e resistência ao impacto. Eles são adequados para envase a quente, refrigeração e possuem altas propriedades de barreira, tornando-os ideais para embalar produtos lácteos. O conteúdo da embalagem normalmente varia de 70g a 150g, e os tipos de bolsas incluem bolsas com bico vertical e bolsas com bico selado nos quatro lados. No entanto, estas bolsas estão actualmente a ser submetidas a testes em pequena escala e ainda não foram aplicadas no mercado. Os principais desafios residem na resistência ao calor e na baixa eficiência de produção. As bolsas de bico exigem uma diferença de temperatura maior na área do bico, pelo menos 70-80°C ou mesmo 100°C, o que o PP não consegue atingir, tornando a produção extremamente difícil.
3) Bolsa de embalagem mono PP
Essas bolsas apresentam uma estrutura 100% PP ou estruturas PP/PP ou PP/MOPP/PP, utilizando monomateriais para atender aos requisitos de alta barreira. A camada externa é feita de PP com alta resistência ao calor, enquanto a camada interna é feita de materiais com boa flexibilidade, resistência à vedação térmica e resistência ao impacto, garantindo que a bolsa atenda às necessidades dos clientes. Pode ser feito em vários tipos, como bolsa com zíper vertical, bolsa com zíper com selo de quatro lados e bolsa com zíper de fundo plano com capacidade de 500g ~ 3kg
Perspectivas futuras para embalagens recicláveis monomateriais:
Grandes marcas como Nestlé, Unilever e Kraft comprometeram-se no Fórum Económico Mundial de 2018 em Davos a fazer a transição para materiais recicláveis ou biodegradáveis em todas as suas embalagens até 2025. A tendência para a sustentabilidade ambiental, tanto a nível nacional como internacional, tem impulsionado governos e grandes marcas adotar embalagens recicláveis monomateriais para promover o desenvolvimento de uma economia circular. No entanto, muitos desafios técnicos permanecem sem solução, impedindo que as embalagens monomateriais substituam completamente os materiais de laminação multicamadas. As soluções atuais, como as que contêm EVOH para substituir a folha de alumínio, ainda enfrentam estrangulamentos tecnológicos, uma vez que abordam apenas parcialmente os problemas de barreira ao oxigénio e não podem substituir totalmente as propriedades abrangentes de barreira da folha de alumínio.
Atualmente, os proprietários de marcas e empresas de embalagens decidem desenvolver monomateriais, mas ainda há um longo caminho a percorrer antes da implementação real. Apesar destes desafios, empresas como a nossa estão empenhadas em desenvolver soluções para propriedades de barreira e resistência ao calor. Atualmente estamos testando filmes MDOPE, utilizando processos de extrusão e melhorando e ajustando continuamente os processos. No entanto, sem regulamentos rigorosos em vigor, a aplicação de embalagens monomateriais permanece limitada, mesmo em mercados estrangeiros onde foi promovida mais cedo do que nos mercados chineses. Resolver problemas de resistência ao calor e barreira é essencial para a adoção generalizada de embalagens monomateriais.
Além dos desafios técnicos, também existem preocupações com custos. Como o custo das embalagens monomateriais normalmente é pelo menos 20-30% maior do que o das embalagens convencionais, limitando o seu desenvolvimento.
O desenvolvimento de embalagens monomateriais continuará a enfrentar desafios e obstáculos tecnológicos, mas o aumento dos esforços de investigação e desenvolvimento para embalagens recicláveis é um foco fundamental para o desenvolvimento futuro da LD PACK. Nosso objetivo é alcançar mais de 70% de adoção de embalagens monomateriais até cerca de 2025. Desejamos sinceramente à LD PACK sucesso na superação dos gargalos tecnológicos do desenvolvimento de embalagens monomateriais e em se tornar um pioneiro líder neste campo.
Declaração: Este artigo foi escrito por LD PACK e todos os direitos reservados por LD PACK. O conteúdo é apenas para referência. Corrija quaisquer erros. Não deve ser reproduzido sem autorização, caso contrário a LD PACK reserva-se o direito de exercer a sua responsabilidade legal. Se você tiver alguma dúvida técnica, envie um e-mail para sales@ldpack.com para uma discussão.
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