Nieuw Cpetlight-materiaal maakt verpakkingsoplossingen voor hoge temperaturen mogelijk

De voedselverpakkingsindustrie wordt geconfronteerd met aanhoudende uitdagingen bij het balanceren van temperatuurbestendigheid, voedselveiligheid en recycleerbaarheid. De Zwitserse additieven- en masterbatchspecialist Sukano en de Duitse fabrikant van thermovormsystemen Illig hebben gezamenlijk een innovatieve oplossing ontwikkeld: CPET-Light, een baanbrekend materiaal dat transparantie, hoge temperatuurbestendigheid en superieure recycleerbaarheid combineert.

Nu de mondiale consensus over de principes van de circulaire economie groeit, is recycleerbaarheid een cruciale maatstaf geworden voor de duurzaamheid van plastic verpakkingen. Polyethyleentereftalaat (PET), een van de meest gerecyclede kunststoffen ter wereld, biedt duidelijke voordelen voor voedselverpakkingstoepassingen. De samenwerking tussen Sukano en Illig heeft tot doel het potentieel van PET op het gebied van microgolfverwarming en hotfill-toepassingen uit te breiden en haalbare alternatieven te bieden voor veelgebruikte maar minder recycleerbare materialen zoals polystyreen (PS) en polypropyleen (PP).

De huidige verpakkingsoplossingen voor hoge temperaturen maken doorgaans gebruik van ondoorzichtige kristallijne CPET-varianten (kristallijn polyethyleentereftalaat) die bestand zijn tegen temperaturen tot 220°C. Voor standaard microgolfverwarmings- en heetvultoepassingen die slechts een weerstand van 100°C vereisen, schieten conventionele vacuümthermogevormde APET-bekers en -schalen (amorf polyethyleentereftalaat) vaak tekort. Deze marktkloof biedt kansen voor meer kosteneffectieve oplossingen.

Het CPET-Light-materiaal vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de CPET-thermovormtechnologie. De innovatie richt zich op het bereiken van transparantie voor microgolf- en hotfill-toepassingen, terwijl de productie-efficiëntie in thermovormsystemen dramatisch wordt verbeterd.

Illig ontwikkelde een geoptimaliseerd thermovormproces dat nauwkeurig de temperatuur regelt van films die zijn voorgekiemd met Sukano-masterbatches. In combinatie met gespecialiseerde mallen maakt dit proces de productie van CPET-Light-cups mogelijk met snelheden die overeenkomen met de traditionele CPET-output. Deze bekers voldoen niet alleen aan de vereisten voor magnetrons en warm vullen, maar kunnen ook naadloos worden geïntegreerd in PET-recyclingstromen en bieden duurzame alternatieven voor PS- en PP-verpakkingen voor eenmalig gebruik.

Het gezamenlijke project richtte zich op het produceren van warmvulbekers voor zuivelproducten met voldoende transparantie en een temperatuurbestendigheid van 100°C. In het technische centrum van Illig voerden onderzoekers uitgebreide tests uit met behulp van een RDM 70K thermovormmachine en een mal met één holte, waarbij vergelijkende tests werden uitgevoerd op PP-H (homopolymeer polypropyleen) en APET-monsters.

Sukano produceerde 1,1 mm dikke, 240 mm brede transparante en witte CPET-Light-films om te testen. Er werden vier materiaalvarianten beoordeeld: PP-H, APET, wit CPET-Light en transparant CPET-Light.

De productie-efficiëntie bereikte 20 cycli per minuut voor CPET-Light-cups, vergelijkbaar met de PP-H- en APET-output. Onderzoekers gaven prioriteit aan een uniforme wanddikteverdeling om een ​​zinvolle vergelijking van optische en mechanische eigenschappen te garanderen.

Na 24 uur opslag zijn uitgebreide evaluaties gemeten:

• Wanddikte op kritische punten
• Schimmelkrimppercentages
• Sterkte bij topbelasting
• Bestand tegen oventemperaturen
• Bestand tegen warmwatertemperatuur
• Transparantieniveaus

Wanddiktemetingen lieten een vergelijkbare verdeling over de materialen zien, met uitzondering van dunnere APET-cupbases en scheuren in witte CPET-Light-cupafdichtingsranden. De krimppercentages voor matrijzen bedroegen ongeveer 0,5% voor zowel APET als CPET-Light, in overeenstemming met de specificaties van het gereedschapsontwerp, terwijl PP een krimp van 1,58% vertoonde.

Compressietests bij topbelasting lieten zien dat witte CPET-Light-cups met dunnere afdichtingsranden eerder vervorming vertoonden en een lagere maximale compressiekracht (Fmax) vertoonden. APET-cups vertoonden vergelijkbaar gedrag vanwege de dunne basiswanden. Transparante CPET-Light-cups vertoonden significant hogere Fmax-waarden vergeleken met PP-cups, toe te schrijven aan de superieure Young-modulus van PET (3800 MPa versus PP's 2000 MPa).

Bij weerstandstests in een oven bij 100°C gedurende 30 minuten vervormden APET-bekers ernstig, terwijl PP-bekers een minimale hoogtekrimp vertoonden. CPET-Light-monsters lieten een verbeterde vervormingsweerstand zien dankzij een geoptimaliseerde matrijsgeometrie.

Bij het testen van de heetwaterbestendigheid werden de kopjes gevuld met water van 95°C, na één minuut geleegd en na 30 minuten gemeten. Transparantiemetingen met behulp van ASTM D-1003-standaarden lieten transparante CPET-Light-cups zien met waaswaarden die iets hoger waren dan APET, maar visueel vergelijkbaar met PP-cups.

De CPET-Light-oplossing combineert Sukano's voorgekiemde films, gespecialiseerd matrijsontwerp, geavanceerde thermovormapparatuur en tientallen jaren aan technische expertise om een ​​temperatuurbestendigheid van 100°C te bereiken. De uitstekende barrière-eigenschappen van PET zorgen voor oliebestendigheid, terwijl de recycleerbaarheid van het materiaal voor levensmiddelen de doelstellingen van de circulaire economie ondersteunt.

De transparante variant, mogelijk gemaakt door Sukano's gespecialiseerde nucleatiemasterbatches, biedt een aantrekkelijk alternatief voor conventionele PP-bekers. Met productiesnelheden die overeenkomen met traditionele materialen en superieure milieuprestaties, pakt CPET-Light kritische duurzaamheidsuitdagingen op het gebied van voedselverpakkingen aan.