A embalagem de material mono é repleta de tecnologia
Resumo: Este artigo analisa as soluções para as dificuldades de produção (como resistência ao calor e propriedades de barreira) e os pontos-chave das embalagens monomateriais e, em seguida, compartilha uma série de casos de aplicação prática que foram produzidos em massa.
Fundada em 1990, a LD Packaging Co., Ltd. (abreviadamente LD Pack) é, sem dúvida, líder no setor de embalagens flexíveis. Com 30 anos de foco e desenvolvimento inovador, tornou-se uma empresa de embalagens flexíveis modernizada, com sólida capacidade de P&D, atingindo um valor de produção anual superior a 600 milhões de RMB. Particularmente pioneira na pesquisa e desenvolvimento de embalagens recicláveis monomateriais, tem sido uma das pioneiras neste campo.
Já em 2014, quando o BOPE ainda era uma novidade, a LD PACK desenvolveu com sucesso uma embalagem reciclável com zíper deslizante, com estrutura mono PE, contendo BOPE. Após mais de 6 anos de trabalho, a LD PACK desenvolveu com sucesso quatro séries de embalagens recicláveis monomateriais, incluindo embalagens mono PE, embalagens mono PP, embalagens de grande capacidade e filmes em rolo para embalagem automática, contribuindo para a proteção ambiental. Sem dúvida, o desenvolvimento de embalagens recicláveis monomateriais é o tema mais discutido na indústria de embalagens flexíveis. No entanto, quais foram as dificuldades enfrentadas pela LD PACK no desenvolvimento de embalagens monomateriais nos últimos seis anos?
Quais são as limitações da aplicação de monomateriais como PE e PP? Quais são os progressos mais recentes? Com essas questões em mente, o repórter teve recentemente o privilégio de entrevistar o Sr. Jason Zhong, Gerente Geral da LD PACK. Sobre o desenvolvimento de monomateriais, o Sr. Zhong afirmou: "O desenvolvimento de monomateriais é imperativo e o futuro é brilhante! No entanto, o caminho da pesquisa e desenvolvimento é árduo e tortuoso, com muitos gargalos técnicos ainda a serem superados!"
Bolsa deslizante com zíper e estrutura de PE mono reciclável
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 de embalagens ocorre da camada superficial para a camada de selagem a quente. Apesar das melhorias nas propriedades físicas, como resistência à tração, rigidez e transparência por meio de processos de estiramento, as propriedades químicas do filme de PE permanecem as mesmas, particularmente sua resistência ao calor, que é o maior desafio durante a fabricação de embalagens. A camada externa de PE precisa estar quente para garantir a integridade da selagem, enquanto a camada interna deve permanecer fria para manter a selagem a quente. Essa contradição representa um desafio significativo. Além disso, o estiramento do PE afetará a planura da embalagem. O uso de PEBD pode resolver problemas de estiramento, mas sua baixa resistência ao calor não atende aos requisitos de embalagem. Por outro lado, o PEAD não pode sofrer estiramento duplo, complicando ainda mais o problema. 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 a planura da embalagem. As embalagens feitas de BOPE/PE são propensas a ondulações nas bordas, aumentando significativamente a dificuldade de fabricação de embalagens.
Mesmo após 6 anos de desenvolvimento de 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 são escassas. Dizem que empresas como a ExxonMobil e a Dow estão descobrindo como resolver o problema da resistência ao calor do PE. E esperam alcançar avanços práticos em breve.
(2) Propriedades de barreira:
Diferentemente da resistência ao calor, existem soluções para melhorar a barreira de materiais mono. 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 um OTR abaixo de 8cc. Tais estruturas podem efetivamente preservar a qualidade de alimentos secos embalados e produtos domésticos, embora com uma vida útil ligeiramente menor em comparação com as embalagens compostas convencionais. No entanto, o custo aumenta significativamente, e essas soluções abordam apenas parcialmente os problemas de barreira, deixando de abordar preocupações como resistência a óleo, resistência à luz e resistência química, limitando 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 se destaque nas 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 a adição de EVOH seja mais vantajosa. A tecnologia de sopro de filme com EVOH está madura e, quando os clientes exigem propriedades de barreira mais elevadas, o EVOH pode ser adicionado no meio da camada de selagem a quente sem o processamento adicional do revestimento. A colocação na camada intermediária reduz o impacto da umidade, garantindo um desempenho de barreira estável e boa resistência ao calor.
Em conclusão, as embalagens monomateriais atuais, utilizando PP ou PE, são adequadas apenas para embalagens de alimentos secos ou líquidos de lavagem. Elas não atendem a altos requisitos de embalagem, como esterilização em alta temperatura ou resistência química. Além disso, um problema significativo com os monomateriais é sua baixa resistência ao calor, que não atende aos requisitos de diferença de temperatura, afetando a velocidade de máquinas automáticas de embalagem ou 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 processo ao produzir embalagens recicláveis monomateriais:
1) Processo de impressão: Basicamente, não há sobreimpressão devido à deformação por tração dos materiais, mas equipamentos de impressão de alta precisão são necessários para garantir o alinhamento preciso da impressão e o controle da tensão. Para nossos materiais de PE, velocidades de 250 a 300 m/min podem ser alcançadas com o equipamento de impressão BOBST.
2) Processo de fabricação de sachês: O processo de fabricação de sachês é o aspecto mais desafiador. As máquinas precisam 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 selagem e implementar processos de selagem múltipla em baixa temperatura para sachês de PE/PE pode melhorar a qualidade da fabricação de sachês. A diferença de temperatura entre as camadas interna e externa deve ser de pelo menos 30 ℃ para garantir a fabricação adequada dos sachês.
3) Pós-processamento: Controlar 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, exigindo seleção cuidadosa de materiais e ajustes nos processos de soldagem.
3. Estudo de caso:
1) Embalagem reciclável de mono PE
Atualmente, utilizamos a estrutura de BOPE/EVOH/PE para substituir o BOPA/PE. A camada externa é feita de PE resistente ao calor e à elasticidade para impressão, enquanto a camada de laminação utiliza materiais de alta rigidez e resistência para garantir a planura e a resistência da embalagem. Esta solução é adequada para diversos tipos de embalagens, como embalagens com selagem em três lados, embalagens com zíper vertical e embalagens com bico, que são vendidas principalmente para o mercado externo. São utilizadas principalmente para embalar alimentos secos, frescos e congelados, necessidades diárias e embalagens leves.
2) Bolsas de bico de PP mono
Essas bolsas utilizam estrutura 100% PP, com a camada externa resistente ao calor e ao encolhimento, e a camada interna projetada para selagem a quente em baixa temperatura e resistência ao impacto. Elas são adequadas para envase a quente, refrigeração e têm altas propriedades de barreira, tornando-as ideais para embalar produtos lácteos. O conteúdo da embalagem normalmente varia de 70g a 150g, e os tipos de bolsa incluem bolsas com bico vertical e bolsas com bico de vedação de quatro lados. No entanto, essas bolsas estão atualmente passando por testes em pequena escala e ainda não foram aplicadas ao mercado. Os principais desafios residem na resistência ao calor e na baixa eficiência de produção. As bolsas com bico exigem uma diferença de temperatura maior na área do bico, pelo menos 70-80°C ou até 100°C, o que o PP não consegue atingir, tornando a produção extremamente difícil.
3) Embalagem de PP Mono
Estas bolsas apresentam uma estrutura 100% PP ou 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 selagem a quente e resistência ao impacto, garantindo que a bolsa atenda às necessidades dos clientes. Ela pode ser fabricada em vários tipos, como bolsa com zíper vertical, bolsa com zíper com selagem em quatro lados e bolsa com zíper de fundo plano, com capacidade de 500g a 3kg.
Perspectivas futuras para embalagens recicláveis monomateriais:
Grandes marcas como Nestlé, Unilever e Kraft se comprometeram no Fórum Econômico Mundial de Davos de 2018 a adotar materiais recicláveis ou biodegradáveis em todas as suas embalagens até 2025. A tendência rumo à sustentabilidade ambiental, tanto nacional quanto internacional, levou governos e grandes marcas a 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 laminados multicamadas. Soluções atuais, como as que contêm EVOH para substituir o papel alumínio, ainda enfrentam gargalos tecnológicos, pois abordam apenas parcialmente os problemas de barreira ao oxigênio e não conseguem substituir totalmente as propriedades abrangentes de barreira do papel alumínio.
Atualmente, os proprietários de marcas e empresas de embalagens estão se decidindo pelo desenvolvimento de monomateriais, mas ainda há um longo caminho a percorrer antes da implementação real. Apesar desses desafios, empresas como a nossa estão comprometidas em desenvolver soluções para propriedades de barreira e resistência ao calor. Atualmente, estamos testando filmes de MDOPE, utilizando processos de extrusão e aprimorando e ajustando continuamente os processos. No entanto, sem regulamentações rigorosas em vigor, a aplicação de embalagens monomateriais permanece limitada, mesmo em mercados estrangeiros, onde foi promovida mais cedo do que no mercado chinês. Resolver os problemas de resistência ao calor e barreira é essencial para a ampla adoção de embalagens monomateriais.
Além dos desafios técnicos, também existem preocupações com os custos. Como o custo da embalagem monomaterial costuma ser pelo menos 20 a 30% maior do que o da embalagem convencional, isso limita seu desenvolvimento.
O desenvolvimento de embalagens monomateriais continuará a enfrentar desafios e obstáculos tecnológicos, mas o aumento dos esforços de pesquisa e desenvolvimento para embalagens recicláveis é um foco fundamental para o desenvolvimento futuro da LD PACK. Nossa meta é atingir mais de 70% de adoção de embalagens monomateriais até 2025. Desejamos sinceramente à LD PACK sucesso na superação dos gargalos tecnológicos do desenvolvimento de embalagens monomateriais e na sua liderança pioneira neste campo.
Declaração: Este artigo foi escrito pela LD PACK e todos os direitos são reservados à LD PACK. O conteúdo é apenas para referência. Corrija quaisquer erros. Não deve ser reproduzido sem permissão, caso contrário, a LD PACK reserva-se o direito de exigir responsabilidade legal. Em caso de dúvidas técnicas, envie um e-mail para sales@ldpack.com para discutirmos o assunto.
Artigo de: < EMBALAGEM EM FORA>,