Nowy materiał Cpetlight umożliwia rozwiązania opakowań o wysokiej temperaturze

Branża opakowań do żywności stoi przed ciągłymi wyzwaniami w zakresie równoważenia odporności na temperaturę, bezpieczeństwa żywności i możliwości recyklingu. Szwajcarski specjalista w zakresie dodatków i koncentratów Sukano oraz niemiecki producent systemów do termoformowania Illig wspólnie opracowali innowacyjne rozwiązanie: CPET-Light, przełomowy materiał, który łączy przezroczystość, odporność na wysoką temperaturę i doskonałą zdolność do recyklingu.

W miarę narastania globalnego konsensusu co do zasad gospodarki o obiegu zamkniętym, zdolność do recyklingu stała się kluczowym miernikiem zrównoważonego rozwoju opakowań z tworzyw sztucznych. Politereftalan etylenu (PET), jeden z tworzyw sztucznych najczęściej poddawanych recyklingowi na świecie, oferuje wyraźne zalety w zastosowaniach do pakowania żywności. Współpraca Sukano-Illig ma na celu poszerzenie potencjału PET w zakresie ogrzewania mikrofalowego i napełniania na gorąco, zapewniając realną alternatywę dla powszechnie używanych, ale mniej nadających się do recyklingu materiałów, takich jak polistyren (PS) i polipropylen (PP).

Obecne rozwiązania w zakresie opakowań wysokotemperaturowych zazwyczaj wykorzystują nieprzezroczyste, krystaliczne odmiany CPET (krystalicznego politereftalanu etylenu), które wytrzymują temperatury do 220°C. Jednakże w przypadku standardowych zastosowań związanych z ogrzewaniem mikrofalowym i napełnianiem na gorąco, wymagających odporności jedynie na 100°C, konwencjonalne kubki i tace termoformowane próżniowo APET (amorficzny politereftalan etylenu) często nie są wystarczające. Ta luka rynkowa stwarza szansę na bardziej opłacalne rozwiązania.

Materiał CPET-Light stanowi znaczący postęp w technologii termoformowania CPET. Innowacja koncentruje się na osiągnięciu przezroczystości w zastosowaniach mikrofalowych i napełniania na gorąco, jednocześnie radykalnie poprawiając wydajność produkcji w systemach termoformowania.

Illig opracował zoptymalizowany proces termoformowania, który precyzyjnie kontroluje temperaturę folii wstępnie zarodkowanych przedmieszkami Sukano. W połączeniu ze specjalistycznymi formami proces ten umożliwia produkcję przyssawek CPET-Light z prędkościami odpowiadającymi tradycyjnej wydajności CPET. Kubki te nie tylko spełniają wymagania dotyczące mikrofal i napełniania na gorąco, ale także bezproblemowo integrują się ze strumieniami recyklingu PET, oferując zrównoważoną alternatywę dla jednorazowych opakowań z PS i PP.

Wspólny projekt skupiał się na produkcji kubków do napełniania na gorąco produktów mlecznych o wystarczającej przezroczystości i odporności na temperaturę 100°C. W centrum technicznym firmy Illig badacze przeprowadzili kompleksowe testy przy użyciu maszyny do termoformowania RDM 70K i formy jednogniazdowej, a badania porównawcze przeprowadzono na próbkach PP-H (homopolimer polipropylenu) i APET.

Sukano wyprodukowało do testów przezroczystą i białą folię CPET-Light o grubości 1,1 mm i szerokości 240 mm. Oceniono cztery warianty materiałowe: PP-H, APET, biały CPET-Light i przezroczysty CPET-Light.

Wydajność produkcji osiągnęła 20 cykli na minutę dla przyssawek CPET-Light, porównywalna z wydajnością PP-H i APET. Badaczom za priorytet uznano równomierny rozkład grubości ścianek, aby zapewnić miarodajne porównanie właściwości optycznych i mechanicznych.

Po 24-godzinnym przechowywaniu w kompleksowych ocenach zmierzono:

• Grubość ścianki w punktach krytycznych
• Szybkość skurczu formy
• Siła obciążenia od góry
• Odporność na temperaturę piekarnika
• Odporność na temperaturę gorącej wody
• Poziomy przejrzystości

Pomiary grubości ścianek wykazały porównywalny rozkład pomiędzy materiałami, z wyjątkiem cieńszych podstawek APET i rozdarć białych krawędzi uszczelniających kubki CPET-Light. Stopień skurczu formy zmierzono w przybliżeniu 0,5% zarówno dla APET, jak i CPET-Light, zgodnie ze specyfikacjami konstrukcyjnymi narzędzia, podczas gdy PP wykazywał skurcz na poziomie 1,58%.

Testy ściskania pod obciążeniem od góry wykazały, że białe przyssawki CPET-Light z cieńszymi krawędziami uszczelniającymi wykazały wcześniejsze odkształcenie i niższą maksymalną siłę ściskającą (Fmax). Kubki APET wykazywały podobne zachowanie ze względu na cienkie ścianki podstawy. Przezroczyste kubki CPET-Light wykazały znacznie wyższe wartości Fmax w porównaniu z kubkami PP, co można przypisać lepszemu modułowi Younga PET (3800 MPa w porównaniu z 2000 MPa PP).

W teście odporności na działanie piekarnika w temperaturze 100°C przez 30 minut, kubki APET uległy znacznemu odkształceniu, podczas gdy kubki PP wykazały minimalny skurcz na wysokości. Próbki CPET-Light wykazały zwiększoną odporność na odkształcenia dzięki zoptymalizowanej geometrii formy.

Test odporności na gorącą wodę polegał na napełnieniu kubków wodą o temperaturze 95°C, opróżnieniu po jednej minucie, a następnie dokonaniu pomiaru po 30 minutach. Pomiary przezroczystości przy użyciu standardów ASTM D-1003 wykazały przezroczyste kubki CPET-Light z wartościami zamglenia nieco wyższymi niż APET, ale wizualnie porównywalnymi z kubkami PP.

Rozwiązanie CPET-Light łączy w sobie wstępnie zarodkowane folie Sukano, specjalistyczną konstrukcję form, zaawansowany sprzęt do termoformowania i dziesięciolecia wiedzy technicznej, aby osiągnąć odporność na temperaturę 100°C. Doskonałe właściwości barierowe PET zapewniają odporność na olej, a możliwość recyklingu materiału w żywności wspiera cele gospodarki o obiegu zamkniętym.

Wariant przezroczysty, dostępny dzięki specjalistycznym przedmieszkom zarodkującym firmy Sukano, stanowi atrakcyjną alternatywę dla konwencjonalnych kubków PP. Dzięki szybkościom produkcji odpowiadającym tradycyjnym materiałom i doskonałym właściwościom środowiskowym, CPET-Light rozwiązuje krytyczne wyzwania związane ze zrównoważonym rozwojem w opakowaniach do żywności.