Статьи журнала


Создание упаковки, пригодной к вторичной переработке



Цель Европейского Союза, которая заключается в том, чтобы к 2030 г. вторично перерабатывать всю полимерную упаковку экономически целесообразным способом – оказывает огромное давление на всю упаковочную индустрию. Достижение этой цели зависит от всех составляющих цепочки производства упаковки. Так, мировой лидер в производстве полимерных материалов – компания Dow – разработала концепты в создании упаковки, пригодной к вторичной переработке. Деталями поделился Питер Сандкюллер, главный  научный сотрудник подразделения «Упаковка и Специальные Пластики» компании Dow

В чем заключается проблема вторичной переработки гибкой упаковки?

Питер Сандкюллер: Очень часто упаковочные пленки изготавливаются из разных материалов, и это приводит к возникновению трудностей на этапе вторичной переработки. Высоким спросом пользуются перерабатываемые пленки, которые в то же время обеспечивают достаточный срок годности продуктов питания и производительность процесса упаковывания. Различные современные примеры показывают, что это возможно.

Экологическая устойчивость и, следовательно, CO2-баланс полимерной упаковки должны значительно улучшиться. Этого можно достичь путем многократного использования соответствующих материалов. Однако многие популярные в настоящее время структуры упаковочных пленок не предназначены для вторичной переработки. Упаковка для потребительских товаров, таких как моющие средства, кофе и мясо, как правило, состоит из нескольких видов материалов, таких как линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, полипропилен, полиэтилентерефталат, полиамид, EVOH и алюминий.

Эти материалы объединены в несколько тонких слоев для защиты и сохранения качества продуктов. Обычно такие многослойные и состоящие из нескольких материалов пленки имеют толщину, сравнимую с толщиной человеческого волоса. Вторичная переработка такой упаковки требует разделения различных материалов для достижения достаточной чистоты вторичных материалов. Во многих случаях это технически возможно, но очень дорого.

Альтернативный подход заключается в разработке пленочных структур с максимально высоким содержанием всего одного полимера. Если возможно, то инфраструктура для переработки такого материала уже должна существовать. В Европе, например, это касается полиэтилена. Целью является разработка пленочных структур, которые, помимо используемого основного полимера, не содержат других материалов, которые могли бы помешать возможности качественной вторичной переработки. Окажутся ли материалы критическими в конкретном потоке рециклинга, зависит от того, насколько сильно они влияют на процесс рециклинга и уменьшают пригодность вторичного регранулята для дальнейшего применения.

Компания Dow Europe (Хорген, Швейцария) совместно с различными промышленными партнерами разработала однокомпонентные упаковочные пленки на основе полиэтилена, которые по-прежнему состоят из многослойных структур, но в большей степени содержащие один основной материал и, при необходимости, материалы, совместимые с процессом рециклинга полиэтилена.

Приведите примеры применения однокомпонентных полиэтиленовых пленок

П.С.: Первый пример – таблетки для посудомоечных машин, упакованные в стоячие пакеты. Упаковка, используемая в настоящее время на рынке, основана, главным образом, на ориентированной, прозрачной, запечатанной полиэфирной пленке, которая ламинируется с соэкструзионной полиолефиновой пленкой, служащей для обеспечения сварных свойств. В структуре пленки наружная ПЭТ-пленка с высокой температурой плавления выполняет, среди прочего, функцию обеспечения стабильности формы и размеров пакетов.

В качестве альтернативы была разработана концепция пленки из одного материала, которая включает в себя печать пленки, которая была соэкструдирована с низкотемпературным сварочным материалом и полиэтиленом с более высокой температурой плавления, а затем нанесением на нее покрытия методом экструзионного ламинирования для защиты напечатанного изображения.

Это позволяет сочетать высокий глянец готовой пленки с высокой температурой плавления полиэтилена с покрытием для повышения эффективности упаковочной машины. Для повторного закрывания пленка оснащена zip-застежкой из полиэтилена. На рис. 1 изображена упаковка, реализованная совместно с производителем потребительских товаров Reckitt Benckiser (Слау, Великобритания) и упаковочной компанией Drukpol, Nowy Dwor (Мазовецки, Польша).

Какие решения также призваны заменить полиэтилен­терефталат в структуре пленок?

П.С.: В других примерах в качестве альтернативы ориентированной ПЭТ-пленке, характеризующейся высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, используется ПЭ-пленка, ориентированная в машинном направлении (PE-MDO). В технологическом центре Dow Pack Studios компания Windmöller & Hölscher (Ленгерих, Германия) произвела пленку, которая была ламинирована с соэкструзионной полиэтиленовой пленкой для сварки и сформирована в стоячие пакеты, подходящие, например, для упаковывания жидкого мыла. При этом были использованы пакетоделательные машины B&B (Хопстен, Германия) (рис.2).

Во многих областях применения хороший барьер от кислорода и водяного пара также играет важную роль в защите чувствительных продуктов питания. В качестве альтернативы металлизированным ориентированным ПЭТ-пленкам и алюминиевой фольге можно использовать пленки PE-MDO. Такие материалы были произведены в сотрудничестве компании Dow и производителем линий для нанесения покрытий Bobst (Прийи, Швейцария), Hosokawa Alpine AG (Аугсбург, Германия) и итальянской компанией Elba (Магнаго). Пленки служили носителями для очень тонких паронепроницаемых барьерных слоев (рис. 3). В настоящее время также разрабатываются двухосноориентированные полиэтиленовые пленки для использования в качестве жестких, глянцевых, возможно металлизированных основ для печати или в качестве тонких сварочных пленок для упаковки, которые в идеале должны быть изготовлены только из одного материала – полиэтилена.

Какие еще проекты были реализованы компанией Dow за последнее время?

П.С.: В рамках нескольких проектов были разработаны неориентированные, соэкструзионные пленки для использования в однокомпонентных пакетах. Например, жесткие полиэтиленовые пленки с обратной печатью могут быть ламинированы вышеупомянутыми сварочными пленками, позволяющими сваривать материалы при низких температурах. Эта концепция была реализована совместно с производителем упаковки Transcontinetal (Монреаль, Канада) и компанией Mespack (Санта-Перпетуа-де-Могода, Испания) (См. титульный рисунок). Производимые стоячие пакеты могут быть оснащены полиэтиленовыми zip-застежками.

Использование отдельных соэкструзионных полиэтиленовых пленок с внешней печатью, содержащих барьерный слой из EVOH, было реализовано в сотрудничестве с производителем упаковки Berry Global (Эвансвилль, Мичиган, США) и пищевой компанией Kellogg's (Батл Крик, Мичиган, США), а также в рамках другого проекта – с Georg Menshen GmbH&Co.KG (Финнентроп, Германия) и Plastiandino (Сан-Рафаэль, Аргентина). Кроме того, этот тип упаковки может быть защищен специальным защитным финишным лаком для покрытий Dow Opulux™, который защищает печатное изображение на однокомпонентных пакетах.

Приведенные примеры показывают, что во многих случаях можно перейти с распространенной в настоящее время многокомпонентной упаковки на мономатериалы, которые пригодны для эффективной вторичной переработки.

Представленные концепции упаковки из одного материала – стоячие и плоские пакеты – могут быть изготовлены на большинстве распространенных упаковочных машинах (вертикальных и горизонтальных). Единственное, что потребуется производителям – незначительная адаптация процесса упаковывания.