Многослойные форматы многих гибких вариантов упаковки, представленных на рынке, вызвали проблемы с пригодностью к переработке. Но проект с участием PepsiCo, OEM-производителей упаковочного оборудования, а также поставщиков чернил и покрытий презентует технический прогресс на этом фронте.
В последние годы гибкая упаковка стала очень распространенной. Для понимания этого просто пройдитесь по любому проходу в продуктовом магазине.
Растущее использование гибких форматов имеет смысл для владельца бренда. Гибкая упаковка, которая, как правило, изготавливается из пластика, имеет много преимуществ – удобство, привлекательность на полке и увеличение срока годности продукта.
Владельцы торговых марок и прочие все чаще указывают на экологичность. И дело не только в меньшем использовании материалов, но и в уменьшении количества пищевых отходов при использовании пакетов и других гибких форматов, рассчитанных на одноразовую подачу.
Однако слабым местом гибкой упаковки является ее недостаточная пригодность к вторичной переработке. Поскольку многие из этих продуктов создавались с использованием многослойных пленочных конструкций с высокобарьерными материалами, возможность их повторного использования представляет собой определенную проблему.
Но все меняется благодаря технологическим инновациям, готовности владельцев брендов внедрять новые методы работы и, в значительной степени, сотрудничеству между владельцами брендов – производителями упаковки и их поставщиками.
В этой статье будет приведен один пример, в котором техническая работа над клеями, красками и другими компонентами помогает создать гибкий материал, не требующий многослойности. Эта работа представляет собой значительный шаг вперед в области пригодности к вторичной переработке.
Ключевой момент – это сотрудничество
В прошлом году компания PepsiCo была удостоена награды RadTech’s 2020 Emerging Technology Award за работу в области исследования процесса отверждения электронным пучком как быстрого, чистого и энергоэффективного способа обработки красок, покрытий и клеев при работе с гибкой упаковкой. (RadTech – это торговая ассоциация, представляющая компании, разрабатывающие ультрафиолетовые и электронно-лучевые технологии).
Именно благодаря сотрудничеству с RadTech специалист PepsiCo по управлению проектами и реализации упаковочных материалов и процессов встретился с экспертами из Energy Sciences, Inc. (ESI), производителем чернил Wikoff Color Corporation и другими, чтобы разработать процесс производства гибкой упаковки, который значительно улучшит ее способность ко вторичной переработке.
Компания ESI, расположенная в Массачусетсе, является дочерней компанией Iwasakie Electric Japan, находящейся в полной собственности компании. Компания ESI, производящая специальное электронно-лучевое (ЭЛ) оборудование для полимеризации, стала ключевым игроком в улучшении перерабатываемости гибкой упаковки для снеков – таких, как чипсы и попкорн от PepsiCo.
Ультрафиолетовое и электронно-лучевое отверждение относится к специальному способу, при котором краски, клеи, композиты и другие материалы могут быть отверждены (высушены), заменяя традиционные методы, которые обычно потребляют больше энергии и могут создать вредные выбросы.
В действительности спектр ультрафиолетового света в УФ-лампе и сфокусированные электроны в ЭЛ взаимодействуют со специально разработанными химическими веществами для отверждения материала – как правило, быстрее и с использованием меньшего количества энергии, что, в свою очередь, приводит к более низким затратам по сравнению с альтернативными методами.
Хотя и УФ-, и ЭЛ-методы отверждения являются эффективными, ЭЛ-отверждение стало предпочтительным процессом для владельцев торговых марок пищевых продуктов, заботящихся о безопасности и долговечности упаковки, которые стремятся к максимальной безопасности и устойчивости.
«В компании ESI на упаковочные системы приходится львиная доля установок EЛ-отверждения», – говорит Им Рангвалла (Im Rangwalla), старший инженер-технолог компании ESI.
Рангвалла добавил, что процесс, называемый флексографией, или «флексопечатью», чаще всего используется для печати и конвертирования гибкой упаковки. Инновации в этой области теперь открывают новые возможности для вторичной переработки флексографических изделий.
Исторически сложилось так, что из-за использования обычных растворителей или чернил на водной основе упаковка с флексографической печатью создавалась путем нанесения одного цвета и его высушивания. Затем дополнительные цвета наносились друг на друга с помощью промежуточной термической сушки, за которой следовала сушка сверху в туннельной термической сушилке, чтобы в краске не оставалось растворителей.
Но EЛ-отверждение открывает новые пути.
«Для флексопечати с электронно-лучевой трубкой, – говорит Рангвалла, – этот процесс не требует промежуточной термической сушки. Цвета наносятся друг на друга, включая лак для оттиска, все мокрым по мокрому, и отверждаются с помощью одного EЛ-блока в конце, заменяя термическую верхнюю сушилку».
Как это влияет на пригодность к переработке? Если вкратце, это помогает разработчикам упаковки отойти от многослойных конструкций, которые были проблематичны в потоке вторичной обработки материалов, так как разные слои будут состоять из разных типов пластмасс с разной температурой плавления.
EЛ-отверждение используется в двух вариантах. «В монослойных конструкциях используются электронно-лучевые флексографические краски и [оттиск лаком] для замены ламинирования, что приводит к нанесению всего одного слоя, – пояснил Рангвалла. – Или же монослойная структура с использованием пленки MDO или BOPE ламинируется на аналогичную герметизирующую пленку на основе полиэтилена. В этом случае EЛ используется для отверждения флексографических красок, а также для сшивания полиэтиленовой пленки с целью обеспечения более высокой термостойкости, которая необходима для процессов наполнения упаковки».
Использование любого из однослойных материалов приводит к тому, что упаковка может быть переработана намного проще, чем при многослойных структурах, используемых сегодня.
Кроме того, Рангвалла отметил, что использование ЭЛ-отверждения обеспечивает значительно меньшее количество общей энергии и очень низкое содержание летучих органических соединений, что может помочь производителям достичь целей и задач по снижению углеродного следа.
«Во всем мире крупнейшие бренды имеют предписания, требующие, чтобы определенное количество продукции было пригодно для вторичной переработки, – сказал Рангвалла. – Когда речь заходит о переработке гибкой упаковки, будущее выглядит очень многообещающим».
Инновация в области чернил
В то время как ESI еще тестирует метод ЭЛ, Wikoff Color старается сделать более гибкую упаковку, пригодную для вторичной переработки, разрабатывая флексографическую систему, которая затвердевает с помощью ЭЛ-технологии.
Wikoff Color имеет лицензию на инновацию в области чернил с целью вывода на широкий рынок более экологичной системы чернил.
Достижения в системах отверждения упаковки, использующих электронно-лучевую технологию, приводят к появлению мономатериалов, уменьшающих количество перерабатываемых материалов.
«Мы тесно сотрудничаем со многими ключевыми партнерами, в том числе с экспертами по ЭЛ из ESI, а также с производителями флексографических прессов, – сказал Эван Бенбоу, вице-президент по технологиям и решениям в области продукции Wikoff Color Corporation. – Благодаря сотрудничеству мы обнаружили, что вместе мы можем значительно улучшить перерабатываемость гибкой упаковки. Наше сотрудничество с RadTech помогло владельцам брендов достичь их целей в области экологически рациональной упаковки».
Эта новая чернильная система от Wikoff позволяет конвертерам печатать более тонкие чернильные пленки при производстве острых точек и высокой четкости.
Кроме того, технология флексографии ЭЛ, использующая эти краски, может устранить необходимость ламинирования, помогая при этом уменьшить общую структуру пленки, эффективно сокращая количество необходимых подходов.
Кроме того, эти краски не застывают до тех пор, пока не пройдут через ЭЛ-устройство. Краска может оставаться на прессе в течение нескольких часов или дней, что позволяет максимизировать производство за счет сведения к минимуму перерывов в очистке пресса между сменами и печатными работами.
«Одна из уникальных особенностей этих красок – это возможность поверхностной печати для гибкой упаковки, – пояснил Бенбоу. – Если сравнивать с ламинированием, то эти краски обладают рядом преимуществ с точки зрения экологичности. Сразу же можно приступить к облегчению конструкций, удалив наружный слой полиэтилена, обычно используемого для травления красок, и заменив полиэтилен полиэтиленом с помощью OPV». Теперь, когда краску больше не нужно ламинировать, мы можем добиться меньшего уплотнения пластмассовых конструкций».
Этот процесс позволяет получить более высокую ценность переработанного пластика, так как красящие вещества удаляются. Кроме того, разукрупнение позволяет в цепочке поставок разрабатывать структуры из мономатериала.
Преимущества для всех участников
Благодаря сотрудничеству с RadTech ESI и Wikoff объединили свои усилия, чтобы помочь PepsiCo. Они смогли подробно ознакомиться с целями владельца бренда в области устойчивого развития и вместе искали решение, которое принесло бы пользу всем участникам, а также более широкой системе переработки отходов.
Статья подготовлена на основе переводов журнала Plastics Recycling Update.