Mono Material Packaging está lleno de tecnología
Resumen: Este artículo analiza las soluciones a las dificultades de producción (como la resistencia al calor y las propiedades de barrera) y los puntos clave del embalaje monomaterial, luego comparte una serie de casos de aplicaciones prácticas que se han producido en masa.
Fundada en 1990, LD Packaging Co., Ltd. (LD Pack para abreviar) es sin duda un líder en la industria del embalaje flexible. Con 30 años de enfoque y desarrollo innovador, se ha convertido en una empresa de embalaje flexible modernizada con sólidas capacidades de I+D, logrando un valor de producción anual de más de 600 millones de RMB. Particularmente pionera en la investigación y el desarrollo de envases reciclables monomateriales, ha sido una de las pioneras en este campo.
Ya en 2014, cuando BOPE apenas estaba emergiendo, LD PACK desarrolló con éxito una bolsa con cremallera deslizante reciclable de estructura mono PE, que contenía BOPE. Después de más de 6 años de esfuerzo, LD PACK ha vuelto a desarrollar con éxito cuatro series de productos de embalaje reciclables monomaterial, incluidos embalajes mono PE, embalajes mono PP, embalajes de gran capacidad y películas en rollo de embalaje automático, contribuyendo a la protección del medio ambiente. Sin duda, el desarrollo de envases reciclables monomateriales es el tema más candente en la industria del envase flexible. Sin embargo, ¿cuáles son las dificultades cuando LD PACK desarrolló envases monomateriales en los últimos seis años?
¿Cuáles son las limitaciones de la aplicación de monomateriales como PE y PP? ¿Cuál es el último progreso? Con estas preguntas en mente, el periodista tuvo recientemente el privilegio de entrevistar al Sr. Jason Zhong, director general de LD PACK. En cuanto al desarrollo de monomateriales, el Sr. Zhong dijo:"El desarrollo de monomateriales es imperativo y ¡el futuro es brillante! Sin embargo, el camino de la investigación y el desarrollo es arduo y tortuoso, ¡y aún quedan muchos obstáculos técnicos por superar!"
Bolsa con cremallera deslizante reciclable con estructura mono PE
1. Los mayores desafíos técnicos de los envases monomateriales son la resistencia al calor y las propiedades de barrera.
(1) Resistencia al calor:
Cuando se trata de materiales como PE/PE, la transferencia de calor durante la fabricación de la bolsa se produce desde la capa superficial hasta la capa de termosellado. A pesar de las mejoras en las propiedades físicas, como la resistencia a la tracción, la rigidez y la transparencia mediante procesos de estiramiento, las propiedades químicas de la película de PE siguen siendo las mismas, en particular su resistencia al calor es el mayor desafío durante la fabricación de bolsas. La capa exterior de PE debe estar caliente para garantizar la integridad del sellado, mientras que la capa interior debe permanecer fría para mantener el sellado térmico. Esta contradicción presenta un desafío importante. Además, el estiramiento del PE afectará la planitud de la bolsa. El uso de LDPE puede solucionar los problemas de estiramiento, pero su escasa resistencia al calor no cumple con los requisitos de embalaje. Por otro lado, el HDPE no puede someterse a un doble estiramiento, lo que complica aún más la cuestión. BOPE puede reemplazar al nailon para abordar los problemas de rigidez y resistencia a las perforaciones, pero aún no logra resolver la resistencia al calor y la planitud de la bolsa. Las bolsas hechas de BOPE/PE son propensas a curvarse en los bordes, lo que aumenta significativamente la dificultad de fabricación de las bolsas.
Incluso después de 6 años de desarrollo monomaterial, LD PACK solo ha resuelto parcialmente el problema de la resistencia al calor. La solución completa depende de mejoras en el rendimiento de la resina y la tecnología de procesamiento, que aún faltan. Se dice que empresas como ExxonMobil y Dow están descubriendo cómo resolver el problema de la resistencia al calor del PE. Y espero que puedan lograr avances prácticos pronto.
(2) Propiedades de barrera:
A diferencia de la resistencia al calor, existen soluciones para mejorar la barrera de los monomateriales. Generalmente, se puede agregar EVOH o PVA para cumplir con los requisitos de barrera y reciclaje, siempre que la cantidad agregada no exceda el 5% del espesor total. Por ejemplo, en una película laminada con un espesor total de 100 um, la cantidad de EVOH añadida sería de alrededor de 5 um, lo que daría como resultado un OTR inferior a 8 cc. Estas estructuras pueden preservar eficazmente la calidad de los alimentos secos y productos domésticos envasados, aunque con una vida útil ligeramente más corta en comparación con los envases compuestos convencionales. Sin embargo, el costo aumenta significativamente y estas soluciones solo abordan parcialmente los problemas de barrera, sin abordar preocupaciones como la resistencia al aceite, la resistencia a la luz y la resistencia química, lo que limita su aplicación en todos los envases de alimentos.
En cuanto a los pros y los contras de añadir EVOH o PVA para mejorar las propiedades de barrera, hemos probado ambos materiales. Si bien el PVA destaca por sus propiedades de barrera al oxígeno y puede aplicarse a diferentes sustratos con flexibilidad en el procesamiento, sus inconvenientes incluyen poca resistencia al agua, susceptibilidad a la deformación y resistencia al calor inadecuada. En cambio, creemos que añadir EVOH es más favorable. La tecnología de soplado de película con EVOH está madura y, cuando los clientes requieren propiedades de barrera más altas, se puede agregar EVOH en el medio de la capa de termosellado sin el procesamiento de recubrimiento adicional. Al colocarse en la capa intermedia se reduce el impacto de la humedad, lo que garantiza un rendimiento de barrera estable y una buena resistencia al calor.
En conclusión, los envases monomateriales actuales que utilizan PP o PE sólo son aptos para envases de alimentos secos o líquidos de lavado. No puede cumplir con altos requisitos de embalaje, como la esterilización a alta temperatura o la resistencia química. Además, un problema importante con los monomateriales es su escasa resistencia al calor, que no cumple con los requisitos de diferencia de temperatura, lo que afecta la velocidad de las máquinas envasadoras o llenadoras automáticas. Son necesarias reducciones significativas en la velocidad de envasado para lograr los objetivos de envasado.
2. Las empresas de envases flexibles deben centrarse en varios puntos clave en el control del proceso al producir envases reciclables monomateriales:
1) Proceso de impresión: Básicamente no hay sobreimpresión debido a la deformación por tracción de los materiales, pero es necesario un equipo de impresión de alta precisión para garantizar una alineación de impresión y un control de tensión precisos. Para nuestros materiales de PE, se pueden alcanzar velocidades de 250-300 m/min con el equipo de impresión BOBST.
2) Proceso de fabricación de bolsas:El proceso de fabricación de bolsas es el aspecto más desafiante. Es necesario modificar las máquinas para adaptarlas a la tensión y temperatura de los envases monomateriales. Se debe minimizar la tensión y reducir la velocidad de la máquina para minimizar el estiramiento del material. Reducir la temperatura de sellado e implementar múltiples procesos de sellado a baja temperatura para bolsas de PE/PE puede mejorar la calidad de fabricación de las bolsas. La diferencia de temperatura entre las capas interior y exterior debe ser de al menos 30 ℃ para garantizar una confección adecuada de la bolsa.
3) Postprocesamiento:También es fundamental controlar las técnicas de posprocesamiento, como las boquillas y válvulas de soldadura. Estos procesos requieren temperaturas más altas que la fabricación de bolsas, lo que requiere una cuidadosa selección de materiales y ajustes en los procesos de soldadura.
3. Estudio de caso:
1) Embalaje reciclable Mono PE
Actualmente, utilizamos la estructura de BOPE/EVOH/PE para reemplazar BOPA/PE. La capa exterior está hecha de PE resistente al calor y al estiramiento para imprimir, mientras que la capa de laminación utiliza materiales con alta rigidez y resistencia para garantizar la planitud y resistencia de la bolsa. Esta solución es adecuada para varios tipos de bolsas, como bolsas con sello de tres lados, bolsas con cremallera vertical y bolsas con pico, que se venden principalmente en los mercados de ultramar. Se utilizan principalmente para envasar alimentos secos, alimentos frescos y congelados, artículos de primera necesidad y envases ligeros.
2) Bolsas con boquilla mono PP
Estas bolsas utilizan una estructura 100% PP, con la capa exterior resistente al calor y la contracción, y la capa interior diseñada para sellado térmico a baja temperatura y resistencia al impacto. Son adecuados para llenado en caliente, refrigeración y tienen altas propiedades de barrera, lo que los hace ideales para envasar productos lácteos. El contenido del embalaje suele oscilar entre 70 ga 150 gy los tipos de bolsas incluyen bolsas con pico vertical y bolsas con pico sellado en cuatro lados. Sin embargo, estas bolsas se están sometiendo actualmente a pruebas a pequeña escala y aún no se han aplicado al mercado. Los principales desafíos radican en la resistencia al calor y la baja eficiencia de producción. Las bolsas con pico requieren una mayor diferencia de temperatura en el área del pico, al menos 70-80 ℃ o incluso 100 ℃, lo que el PP no puede lograr, lo que dificulta extremadamente la producción.
3) Bolsa de embalaje mono PP
Estas bolsas cuentan con una estructura 100% PP o estructuras PP/PP o PP/MOPP/PP, utilizando monomateriales para cumplir con altos requisitos de barrera. La capa exterior está hecha de PP con alta resistencia al calor, mientras que la capa interior está hecha de materiales con buena flexibilidad, resistencia al termosellado y resistencia al impacto, lo que garantiza que la bolsa cumpla con los requisitos de los clientes. Se puede fabricar en varios tipos, como bolsa con cremallera vertical, bolsa con cremallera con sello de cuatro lados y bolsa con cremallera de fondo plano con capacidad de 500 g a 3 kg.
Perspectivas de futuro para los envases reciclables monomateriales:
Grandes marcas como Nestlé, Unilever y Kraft se comprometieron en el Foro Económico Mundial de Davos de 2018 a hacer la transición a materiales reciclables o biodegradables para todos sus envases para 2025. La tendencia hacia la sostenibilidad ambiental, tanto a nivel nacional como internacional, ha impulsado a los gobiernos y a las principales marcas. adoptar envases reciclables monomateriales para promover el desarrollo de una economía circular. Sin embargo, muchos desafíos técnicos siguen sin resolverse, lo que impide que los envases monomateriales reemplacen por completo a los materiales laminados multicapa. Las soluciones actuales, como las que contienen EVOH para reemplazar el papel de aluminio, aún enfrentan obstáculos tecnológicos, ya que solo abordan parcialmente los problemas de barrera al oxígeno y no pueden reemplazar completamente las propiedades de barrera integrales del papel de aluminio.
En la actualidad, los propietarios de marcas y empresas de embalaje han decidido desarrollar monomateriales, pero aún queda un largo camino por recorrer antes de su implementación real. A pesar de estos desafíos, empresas como la nuestra están comprometidas con el desarrollo de soluciones para propiedades de barrera y resistencia al calor. Actualmente estamos probando películas MDOPE, utilizando procesos de extrusión y mejorando y ajustando procesos continuamente. Sin embargo, sin regulaciones estrictas, la aplicación de envases monomaterial sigue siendo limitada, incluso en los mercados extranjeros donde se ha promocionado antes que en los mercados de China. Resolver los problemas de barrera y resistencia al calor es esencial para la adopción generalizada de envases monomateriales.
Además de los desafíos técnicos, también existen preocupaciones de costos. Dado que el coste de los envases monomateriales suele ser al menos un 20-30% más que el de los envases convencionales, lo que limita su desarrollo.
El desarrollo de envases monomaterial seguirá enfrentando desafíos y obstáculos tecnológicos, pero aumentar los esfuerzos de investigación y desarrollo de envases reciclables es un enfoque clave para el desarrollo futuro de LD PACK. Nuestro objetivo es lograr una adopción superior al 70 % de envases monomateriales alrededor de 2025. Deseamos sinceramente que LD PACK tenga éxito en superar los obstáculos tecnológicos del desarrollo de envases monomateriales y convertirse en un pionero líder en este campo.
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Artículo de: < EMBALAJE DE VANGUARDIA>,
