Il nuovo materiale Cpetlight consente soluzioni di imballaggio ad alta temperatura

L’industria dell’imballaggio alimentare deve affrontare sfide persistenti nel bilanciare resistenza alla temperatura, sicurezza alimentare e riciclabilità. Lo specialista svizzero di additivi e masterbatch Sukano e il produttore tedesco di sistemi di termoformatura Illig hanno sviluppato congiuntamente una soluzione innovativa: CPET-Light, un materiale innovativo che combina trasparenza, resistenza alle alte temperature e riciclabilità superiore.

Man mano che cresce il consenso globale sui principi dell’economia circolare, la riciclabilità è diventata una metrica fondamentale per la sostenibilità degli imballaggi in plastica. Il polietilene tereftalato (PET), una delle plastiche più riciclate al mondo, offre notevoli vantaggi per le applicazioni di imballaggio alimentare. La collaborazione Sukano-Illig mira ad espandere il potenziale del PET nelle applicazioni di riscaldamento a microonde e riempimento a caldo, fornendo valide alternative ai materiali comunemente usati ma meno riciclabili come il polistirene (PS) e il polipropilene (PP).

Le attuali soluzioni di imballaggio per alte temperature utilizzano in genere varianti cristalline opache di CPET (polietilene tereftalato cristallino) che resistono a temperature fino a 220°C. Tuttavia, per le applicazioni standard di riscaldamento a microonde e di riempimento a caldo che richiedono una resistenza di soli 100°C, le tazze e i vassoi tradizionali in APET (polietilene tereftalato amorfo) termoformati sotto vuoto spesso non sono all'altezza. Questo divario di mercato offre un’opportunità per soluzioni più convenienti.

Il materiale CPET-Light rappresenta un progresso significativo nella tecnologia di termoformatura CPET. L’innovazione si concentra sul raggiungimento della trasparenza per le applicazioni a microonde e di riempimento a caldo, migliorando allo stesso tempo notevolmente l’efficienza produttiva nei sistemi di termoformatura.

Illig ha sviluppato un processo di termoformatura ottimizzato che controlla con precisione la temperatura dei film prenucleati con masterbatch Sukano. Combinato con stampi specializzati, questo processo consente la produzione di coppe CPET-Light a velocità corrispondenti alla produzione CPET tradizionale. Queste tazze non solo soddisfano i requisiti di microonde e riempimento a caldo, ma si integrano perfettamente nei flussi di riciclo del PET, offrendo alternative sostenibili agli imballaggi monouso in PS e PP.

Il progetto congiunto si è concentrato sulla produzione di tazze per latticini riempite a caldo con sufficiente trasparenza e resistenza alla temperatura di 100°C. Presso il centro tecnico di Illig, i ricercatori hanno condotto test completi utilizzando una macchina termoformatrice RDM 70K e uno stampo a cavità singola, con test comparativi eseguiti su campioni PP-H (polipropilene omopolimero) e APET.

Sukano ha prodotto pellicole CPET-Light trasparenti e bianche di 1,1 mm di spessore e 240 mm di larghezza per i test. Sono state valutate quattro varianti di materiale: PP-H, APET, CPET-Light bianco e CPET-Light trasparente.

L'efficienza produttiva ha raggiunto i 20 cicli al minuto per le tazze CPET-Light, paragonabili all'output PP-H e APET. I ricercatori hanno dato priorità alla distribuzione uniforme dello spessore delle pareti per garantire un confronto significativo delle proprietà ottiche e meccaniche.

Dopo una conservazione di 24 ore, sono state misurate valutazioni complete:

• Spessore della parete nei punti critici
• Tassi di ritiro dello stampo
• Resistenza al carico superiore
• Resistenza alla temperatura del forno
• Resistenza alla temperatura dell'acqua calda
• Livelli di trasparenza

Le misurazioni dello spessore delle pareti hanno mostrato una distribuzione comparabile tra i materiali, ad eccezione delle basi più sottili delle coppe APET e dello strappo nei bordi di tenuta delle coppe CPET-Light bianche. I tassi di ritiro dello stampo sono stati pari a circa lo 0,5% sia per APET che per CPET-Light, in linea con le specifiche di progettazione dello strumento, mentre il PP ha mostrato un ritiro dell'1,58%.

I test di compressione a carico superiore hanno rivelato che le coppe CPET-Light bianche con bordi di tenuta più sottili mostravano una deformazione precedente e una forza di compressione massima (Fmax) inferiore. Le coppe APET hanno dimostrato un comportamento simile a causa delle pareti di base sottili. Le coppe trasparenti CPET-Light hanno mostrato valori Fmax significativamente più alti rispetto alle coppe in PP, attribuibili al modulo di Young superiore del PET (3800 MPa contro 2000 MPa del PP).

Nei test di resistenza in forno a 100°C per 30 minuti, le coppe in APET si sono deformate gravemente mentre le coppe in PP hanno mostrato un restringimento minimo in altezza. I campioni CPET-Light hanno dimostrato una migliore resistenza alla deformazione attraverso la geometria dello stampo ottimizzata.

Il test di resistenza all'acqua calda prevedeva il riempimento di tazze con acqua a 95°C, lo svuotamento dopo un minuto e la misurazione dopo 30 minuti. Le misurazioni della trasparenza utilizzando gli standard ASTM D-1003 hanno mostrato coppe CPET-Light trasparenti con valori di opacità leggermente superiori a APET ma visivamente paragonabili alle coppe in PP.

La soluzione CPET-Light combina le pellicole prenucleate di Sukano, la progettazione specializzata di stampi, apparecchiature di termoformatura avanzate e decenni di esperienza tecnica per ottenere una resistenza alla temperatura di 100°C. Le eccellenti proprietà barriera del PET garantiscono la resistenza all'olio, mentre la riciclabilità del materiale per uso alimentare supporta gli obiettivi dell'economia circolare.

La variante trasparente, resa possibile dai masterbatch di nucleazione specializzati di Sukano, presenta un'interessante alternativa alle tradizionali tazze in PP. Con velocità di produzione corrispondenti a materiali tradizionali e credenziali ambientali superiori, CPET-Light affronta le sfide critiche di sostenibilità nel confezionamento alimentare.