تا سال 2020 تمام بسته‌بندی‌های پلاستیکی در اتحادیه اروپا باید قابل بازیافت یا استفاده مجدد باشند. اما نکته مهم برای دستیابی به این هدف در جزییات نهفته است. بسته‌بندی‌های منعطف تولیدشده از مواداولیه تک‌ماده‌ای (mono materials) برای دستیابی به این هدف به سرعت در حال گسترش هستند. در حقیقت درآخرین نمایشگاه K Show، به‌عنوان برشی از صنعت پلاستیک، مشخص شد حرکتی بزرگ به سمت تسهیل‌سازی (و به‌ویژه سطوح تولیدشده از پلی‌الفین تنها) از سال 2016 آغاز شده است. Elisabeth Skoda در ادامه توضیح می‌دهد که چگونه شرکت‌ها خود را برای چالش تک‌ماده‌‌‌ای‌ها آماده می‌کنند.

 

 

 

 

بسته‌بندی‌های تولیدشده از پلاستیک‌های منعطف‌، بخشی در حال رشد در صنعت بسته‌بندی هستند. تحقیقات انجام‌شده در Smithers نشان می‌دهد که فروش کلی بسته‌بندی‌های انعطاف‌پذیر در دنیا در سال 2019 به 228 میلیارد دلار رسیده است و پیش‌بینی رشد سالانه 3.3 درصد برای رسیدن به رقم 269 میلیارد دلار در سال 2024 نیز دور از انتظار نیست.

تولیدکنندگان بسته‌بندی‌های انعطاف‌پذیر از مزیت‌های پاکت‌های ایستاده، ساشه‌ها، فیلم‌ها، کیسه‌ها یا لفاف‌ها در مقایسه با بسته‌بندی‌های سخت مطلعند زیرا این نوع بسته‌بندی می‌تواند کیفیت و امنیت محصول را تضمین کند چرا که بسته‌بندی آن‌ها سبک است که این خود کاهش تولید Co2 در مقایسه با جانشین‌های سخت آن‌ها همچون شیشه و فلز را در پی خواهد داشت.

باید در نظر داشت در حالی‌که مواداولیه سخت اغلب تک‌ماده‌ای هستند، مواد انعطاف‌پذیر به‌طور سنتی چندماده‌ای به‌شمار می‌آیند که شامل لایه‌های مختلفی از انواع گوناگون پلاستیک‌ها و حتی آلومینیوم می‌شود. موضوعی که بازیافت آن‌ها را سخت‌تر می‌کند.

 

طراحی شده برای بازیافت

در گزارشی که درخصوص پروژه EvenMinds با نام "10 codes of conduct for Design for Recyclability" نوشته شده تعدادی از رهنمودها برای طراحی بسته‌بندی‌های تولیدشده از پلی‌الفین معرفی شده است.

Borealis and Borouge راهکارهای منحصربه‌فردی برای بهبود تک‌ماده‌ای‌های تولیدشده از پلی‌الفین ارایه کرده است. Geert Van Ballaer، مدیر بازاریابی بخش کالاهای مصرفی در Borealis، هدف‌های پشت این برنامه را چنین توضیح می‌دهد: «اغلب مراکز بازیافت برای کار با PE، PP و PET طراحی شده‌اند. به‌کارگیری تک‌ماده‌ای‌ها، جمع‌آوری، دسته‌بندی و بازیافت را کارآمدتر می‌کند. استفاده از لمینیت تمام PP با ویژگی نفوذناپذیری بالا به‌عنوان جایگزینی برای لایه فویل آلومینیومی در نظر گرفته شده است. این موضوع بازیافت‌پذیری را بهبود می‌بخشد چراکه آلومینیوم فویل به‌عنوان لایه محافظ جدایی‌ناپذیر، مشکلات زیادی در فرآیند بازیافت ایجاد می‌کند.

 

گسترش

پس از معرفی Full PE Laminate این شرکت در سال 2016، همکاری جدیدی مابین Borealis and Borouge برای تولید سری جدید و کاملا قابل بازیافت پاکت‌های تک‌لایه هم با PE و هم PP شکل گرفت که شامل تولید پاکت تولیدشده از PP با لمینیت تماما PP با ویژگی نفوذناپذیری بالا می‌شد.

همچنین لمینیت تمام PE که ماشین‌پذیری و قابلیت سیل‌پذیری بالا و لمینیت PE دارای مواداولیه بازیافت شده که قابلیت بازیافت در فرآیند چرخه بسته را دارند نیز جزو این محصولات جدید به‌شمار می‌آیند.

به استثنای Full PE Laminate تولیدشده از Ecoplast r-LDPE که شامل مواداولیه خام و بازیافتی می‌شد، راهکارهای جدید به‌کارگیری ماده اولیه خام بر پایه فناوری Borstar را توضیح می‌داد.

 

 پاکت‌های شیردار

با هدف مواجه شدن با چالش تولید مواداولیه که بازیافت آن‌ها راحت‌تر باشد، Dow and Menshen در ابتدای امسال فناوری جدید خود با نام Reverse Spout Sealing را معرفی کردند که تولید پاکت‌های شیردار تولیدشده از فیلم‌های تک‌لایه را میسر می‌ساخت.

دکتر Peter Sandkuehler چنین توضیح می‌دهد: ما به‌طور اصولی ایده این‌که کجا و کی حرارت باید در فرآیند سیل شیر به کار گرفته شود، تغییر داده‌ایم. با انتقال حرارت از شیر از پیش گداخته شده به‌طور مستقیم به لایه سیل فیلم، ما دو چالش را به‌طور همزمان برطرف کردیم:  این‌که چگونه باید شیر را به آسانی درون فیلم‌های تک‌لایه سیل کرد و دیگر این‌که مانع از پاره شدن فیلم توسط دندانه‌های سخت شیر شویم.»

فرآیند جدید به ‌گونه‌ای طراحی شده تا به آسانی شیر را درون ساختارهای تک‌ماده‌ای و حساس‌تر به حرارت به‌کار گرفته شده در لایه‌های بسته‌بندی PP یا PE جای داد. برخلاف روش‌های سنتی که گرما از بیرون به فیلم قابل شکل‌دهی پاکت برای ذوب کردن لایه سیل آن و نیز شیر اعمال می‌شد، در مدل جدید شیر از پیش گداخته می‌شود تا سپس درون پاکت و سیل جای بگیرد.

«زیبایی این فرآیند، سادگی آن است.» Sarah De la Mare، مدیر ارتقا تجارت در Menshen می‌گوید: «در عمل منطقی‌تر است که حرارت از درون به جای بیرون اعمال شود، چه از تک‌ماده‌ای‌ها استفاده کنید و چه نه. ما در حال حاضر در حال کار با چند تولیدکننده ماشین‌آلات برای اطمینان از این‌که این فناوری می‌‌تواند به خطوط فعلی و جدید تولید پاکت اضافه شود، کار می‌کنیم.»

معکوس کردن فرآیند سیل کردن متداول کمک می‌کند تا در میزان حرارت لازم برای اعمال بر روی فیلم با هدف سیل لایه‌های فیلم داخلی و با چگالی کم به پایه شیر با چگالی بالا کاهش یابد. همزمان ساختار بسته‌بندی وابستگی کمتری به مقاومت حرارتی فیلم دارد و از برش فیلم به سمت داخل نیز جلوگیری می‌شود که نتیجه آن کیفیت بالای سیل در بخش شیر و همچنین جذابیت بیشتر پاکت در قفسه خواهد بود.

 

راهکارهایی برای نفوذناپذیری بیشتر

بسیاری از شرکت‌ها راهکارهای بسته‌بندی تک‌ماده‌ای ضدنفوذ را ظرف یک یا دو سال گذشته ارایه کرده‌اند. از غول‌های شیمی همچون DOW، Borealis و Exxon Mobil گرفته تا پیشروان چرخه توزیع و فروش مانند Mondi، Amcor، Huhtamaki و Constantia. به عنوان مثال Jindal Films که به تازگی فینالیست مسابقه Sustainability Awards 2019 شده بود، راهکار PP تک‌ماده‌ای با نفوذناپذیری بالای خود را با همکاری Mondi و Unilever به سرانجام رسانده بود. فیلم لمینیت نفوذناپذیر غنی شده با PP در ماشین‌های پاکت ساز سرعت بالای افقی برای پر کردن پودر سوپ‌های بسیار حساس به رطوبت knor به کار گرفته شده است.

«بازار به شدت نسبت به خلاقیت‌های اخیر ما که قابلیت جایگزینی با فیلم‌ها یا لمینیت‌های OPP را فراهم کرده‌اند حساس شده‌اند.» این نظر Laurent Chantrainc مدیر ارتقا تجارت در Jindal Films بود.

او معتقد است که برخی از بخش‌های تقاضا در مشتریان نهایی، مانند بسته‌بندی نوشیدنی، الزامات عملکردی بالاتری دارند و زمان بیشتری نیاز است تا به راهکار نهایی دست یابیم اما نتایج همکاری‌ها بسیار خوب بوده است.

حرکت به سوی محصولات غنی شده با PP، به شرکت‌ها قابلیت‌های بسیار خوبی در بحث محافظت از محصول (محافظت در برابر رطوبت، بو و گازها)، تبلیغات (مات یا براق، سختی بالا، زیبایی‌شناختی و لامسه) و عملکرد (چاپ، لمیناسیون، بسته‌بندی و پرکنی) را در اختیار شرکت‌ها گذاشته است.

 

چشم‌انداز ماشین‌آلات

Torsten Sauer، مدیر پروژه پایداری در Robert Bosch Packaging نظر به افزایش استفاده از بسته‌بندی‌های تک‌ماده‌ای به خاطر حرکت به سمت اقتصاد دایره‌ای و نیز گرایش روزافزون برای فیلم‌های تولیدشده از پلیمرهای تک‌ماده‌ای دارد.

«بازیافت فیلم‌های ترکیبی چندلایه متداول سخت است آن هم به خاطر نیاز به جداسازی لایه‌های مختلف فیلم. علاوه بر این، بسیاری از کشورها سیستم‌های مورد نیاز بازیافت و فرآیند لمینیت‌های ترکیبی را ندارند. در مقابل فیلم‌های تک‌لایه کاملا قابل بازیافتند چراکه تمام لایه‌های آن‌ها از یک پلاستیک مشابه تولید شده‌اند که جداسازی آن‌ها را آسان‌تر می‌کند و به سمت جریان بازیافت تمیزتر سوق می‌دهد. بارها، شیرینی‌جات و کراکرها به عنوان مثال اغلب از PP استفاده می‌کنند که لایه نفوذناپذیری عالی است. در سایر کاربردهای بسته‌بندی می‌توان حتی از CPP یا OPP نیز استفاده کرد.»

از دیدگاه ماشین‌سازی، انتقال از کامپوزیت‌ها به فیلم‌های تک‌لایه می‌تواند پیچیده باشد. Sauer می‌افزاید که نکته مهم‌تر این است که تک‌ماده‌ای‌ها در بخش فناوری سیل احتیاج به الزامات زیادی دارند به ویژه در خروجی‌های بالا.

«سیل حرارتی هنوز هم پرکاربردترین فناوری است آن هم به خاطر قدرت و چسبندگی بالا. در تک‌ماده‌ای‌ها پارامترهای زمانی و دمایی باید با دقت تنظیم و هماهنگ شوند تا از آسیب به لایه بیرونی جلوگیری شود و صحت سیل در لایه درونی تضمین شود. کامپوزیت‌های مقاوم در برابر حرارت چندان مساله‌ساز نیستند اما در تک‌ماده‌ای‌های حساس به حرارت این موضوع می‌تواند منجر به سیل‌بندی معیوب و درنتیجه آسیب محصولات و درنهایت پایین آمدن راندمان تولید شود.»

Sauer، در ادامه به  این نکته اشاره می‌کند که این موضوع باید در سه متغیر فشار، حرارت و زمان مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد تا بتوان درزگیری عالی با استفاده از فیلم‌های تک‌ماده‌ای آن هم در سرعت‌های مختلف داشت. علاوه بر این، باید چالش‌های تکنیکی در مورد تک‌ماده‌ای مختلف مورد بررسی و تحقیق قرار گیرند. این موضوع فقط می‌تواند از طریق پیشرفت‌های مستمر در فناوری‌های انجام سیل با هدف تنظیم ابزارهای سیل با شرایط جدید به دست آید. علاوه بر این، تغییر در سختی و قابلیت ارتجاعی مواداولیه می‌تواند بر عملکرد ماشین بسته‌بندی تاثیرگذار باشد به‌ویژه هنگامی که سرعت فیلم در حین تولید متغیر است.

Bosch Packaging Technology مواداولیه مختلف بسته‌بندی را با مشتریان و شرکای تجاری‌اش در مرکز فنی‌اش در سوییس مورد آزمایش قرار داده است. هدف بهبود سیستم‌ها و فناوری‌های سیل برای دستیابی به نیازهای خاص در مواداولیه گوناگون بود. هدف کلی البته این بود که پایداری بیشتری بدون ایجاد خدشه در محافظت از محصول، دقت سیل و سرعت بسته‌بندی به وجود آید. فلورپ‌ها خود را به‌عنوان بسته‌بندی محبوب برای طیف گسترده‌ای از محصولات معرفی کرده‌اند.

Sauer در پایان می‌گوید: «در تک‌ماده‌ای‌ها، بزرگترین چالش سیل فیلم‌ها در سرعت بالا خواهد بود. ما به نتایج خوبی در آزمایش بر روی ماشین فلورپر افقی خود دست یافته‌ایم.»