W jaki sposób technologia zgrzewania impulsowego ROPEX może przyczynić się do redukcji plastiku na świecie?
Odkąd rozpoczęto masową produkcję plastiku w 1950 roku, wytwarzając wówczas ok. 2 milionów ton metrycznych, roczny przyrost w produkcji wynosił około 8.4%. W 2017 roku wartość ta wynosiła już ok. 348 milionów ton metrycznych. Szacuje się, że w 2019 roku wyprodukowano ok. 7.3 miliarda ton metrycznych na całym świecie.
Rys. 1 – Zużycie tworzyw sztucznych w milionach ton oraz przewidywania, jeśli nie pojawią się żadne uregulowania prawne 1
Żywotność tworzyw sztucznych wynosi średnio od roku do 50 lat, są one najpowszechniej stosowane przy produkcji opakowań jednorazowych do żywności, napojów oraz wyrobów tytoniowych. Z ok. 348 milionów ton metrycznych wyprodukowanych w 2017 roku blisko 40% było przeznaczonych do produkcji produktów jednorazowego użytku z polietylenu (PE), polipropylenu (PP) oraz politereftalanu etylenu (PET).2
Rys. 2 – Wykres pokazujący ilość generowanych odpadów plastikowych z podziałem na branże 3
Jedynie 9% produkowanych tworzyw sztucznych poddawanych jest recyklingowi (2019 r.), a około 85% jest zwyczajnie wyrzucanych4. Kalkuluje się, że ok. 14 milionów ton metrycznych rocznie trafia do oceanów5. Obecnie znajduje się w nich ponad 5.25 biliona kawałków plastiku, a do 2025 roku ta liczba może się potroić6.
Zmiany klimatyczne oraz problem przyszłego niedoboru zasobów kopalnych przyśpieszyły poszukiwania lepszych rozwiązań do produkcji opakowań z tworzyw sztucznych. Aktualnie alternatywą dla tworzyw sztucznych są:
1. Biotworzywa
Zgodnie z definicją stowarzyszenia European Bioplastics mianem bioplastiku określa się materiał, który całościowo lub częściowo składa się z surowców zrównoważonych, lub jest biodegradowalny tzn. w pewnych, określonych okolicznościach może zostać zredukowany do swoich części składowych przez mikroorganizmy. W najlepszym wypadku biotworzywa spełniają oba te kryteria7.
Bioplastiki oferują te same właściwości, co opakowania konwencjonalne,
charakteryzujące się odpornością na wysokie temperatury oraz bezpieczeństwem przy kontakcie z żywnością. Jednocześnie redukują emisję CO2 i odznaczają się znacznie większymi cechami zrównoważonego rozwoju.
W grudniu 2022 stowarzyszenie European Bioplastics ogłosiło, że zdolności produkcyjne biotworzyw na terenie Unii Europejskiej wzrosną z 2.23 miliona ton w 2022 do ok. 6.3 miliona ton w 2027. Głównym koniem napędowym do tej zmiany jest przemysł opakowaniowy, do którego w 2022 roku trafiło ok. 48% wyprodukowanych biotworzyw (ok. 1 milion ton)8.
2. Recyklaty
Mianem recyklatu określa się materiał pozyskany w wyniku recyklingu (z którego ponownie wytwarza się nowy produkt). Jak wspomniano na początku – jedynie 9% plastików jest poddawanych recyklingowi.
Właściwości recyklatów zazwyczaj różnią się od charakterystyki pierwotnych tworzyw, jednak możliwa jest produkcja regranulatu zgodnie ze specyfikacją klienta (twardość, elastyczność, odporność temperaturowa i chemiczna), otrzymując tym samym tworzywa, których parametry nie odbiegają od pierwotnie wytworzonego materiału9.
3. Opakowania papierowe
Globalny rynek opakowań papierowych był wart 416.5 mld dolarów w 2022 r., a do 2028 r. ma osiągnąć wartość 503,1 mld dolarów10. Tam, gdzie to możliwe, opakowania z tworzyw sztucznych zastępowane są papierowymi. Rozwiązanie to cieszy się szczególną popularnością w branży odzieżowej czy higienicznej. Przykładami firm, które zdecydowały się na ten krok, są H&M11, Zara12 czy LPP13 .
Zgrzewanie opakowań
Większość opakowań z różnych branż (medyczna, spożywcza, baterii itp.) trafiających na rynek jest wcześniej poddawana procesowi zgrzewania, który ma na celu połączenie ze sobą dwóch warstw tworzywa przy pomocy impulsu ciepła lub ultradźwięków, formując zamknięte opakowanie.
O ile zgrzewanie pierwotnych tworzyw czy recyklatów jest znane w kontekście różnych metod wytwarzania, tak zgrzewanie bioplastików czy papieru może nieść za sobą wiele wyzwań technologicznych takich jak:
- Dokładność temperaturowa procesu zgrzewania
- Rozciąganie materiału foliowego podczas transportu i napełniania
- Przyleganie folii
- Wymagana inna temperatura przy zmianie materiału foliowego w procesie produkcyjnym
- Folie jednowarstwowe o innej gęstości niż „standardowe” materiały foliowe
- Zróżnicowanie folii i jej grubości
Firma ROPEX założona w 1976 roku w Niemczech zajmuje się technologią zgrzewania różnych materiałów foliowych. W 2008 roku poszerzyła obszar badań i stosowanej technologii o bioplastiki. W swoich procesach wykorzystuje technologię uszczelniania impulsowego, której główna zasada działania polega na dostarczaniu impulsu cieplnego jedynie wtedy, kiedy łączony materiał jest zaciskany przez listwy zgrzewające.
Wykorzystanie technologii uszczelniania impulsowego ROPEX gwarantuje:
- Zdefiniowany impuls cieplny
- Wysoką dokładność temperaturową
- Bezczujnikową kontrolę temperatury
- Równomierne rozłożenie temperatury na całej długości listwy zgrzewającej
- Wysoką dynamikę temperaturową
- Stabilne zachowanie folii dzięki zintegrowanemu systemowi chłodzenia
- Cięcie i uszczelnianie w jednym kroku
Rys. 3 – Wykres impulsów w systemach ROPEX
Konfigurowalność technologii firmy ROPEX pozwala na wykorzystanie różnorodnych materiałów w technice zgrzewania. Obejmuje to również bioplastiki, których użycie bezpośrednio wpływa na zmniejszenie ilości generowanych odpadów na świecie.
Rys. 4 – Korzyści i możliwości wynikające z wykorzystania systemów ROPEX
Przykładowe case studies zrealizowane przez firmę ROPEX
Opakowania papierowe
Wymagania: Wykorzystanie ekologicznego materiału na bazie papieru z warstwą termoplastyczną w celu bezpiecznego pakowania produktów higienicznych i dotrzymania czasu produkcji określonego przez klienta.
Wyzwanie: Opracowanie listwy podgrzewanej tylko z jednej strony. Jako przeciwwarstwę zastosowano profil silikonowy, aby skompensować przesunięcia warstw i uzyskać dokładne uszczelnienie.
Rozwiązanie: System CIRUS, który szybko się nagrzewa i chłodzi.
Zalety:
- Możliwość wykorzystania posiadanego układu do zgrzewania tworzyw sztucznych.
- Użycie ekologicznych materiałów opakowaniowych.
- Zgrzewanie papieru (możliwe w przypadku zastosowania odpowiedniej warstwy termoplastycznej takiej jak lakier, klej czy powłoka uszczelniająca).
Folie organiczne
Wymagania: Wykorzystanie degradowalnej, rozpuszczalnej w wodzie biofolii (PVOH) do pakowania płynnych detergentów w sposób przyjazny środowisku.
Wyzwanie: Uniknięcie przegrzania delikatnej biofolii przy jednoczesnym tworzeniu gładkiego i mocnego zgrzewu.
Rozwiązanie: System RESISTRON składający się z listwy zgrzewającej i regulatora temperatury. Przed utworzeniem saszetek dwie folie są umieszczane jedna na drugiej i zgrzewane w regularnych odstępach wzdłuż zgrzewu wzdłużnego.
Zalety:
- Wysokie bezpieczeństwo pracowników – brak ryzyka poparzenia podczas wymiany formy
- Stabilność procesu
- Wysokiej jakości, gładki zgrzew
- Aktywna kontrola temperatury
- Rozwiązanie dostosowane do potrzeb klienta
- Łatwa konserwacja
Działania proekologiczne podejmowane przez duże koncerny
Korporacje takie jak Coca-Cola, Nestle i PepsiCo zobowiązują się do ograniczenia ilości generowanych odpadów plastikowych. Dążą do tego, aby do 2025 roku wszystkie ich opakowania nadawały się do recyklingu, ponownego użycia lub kompostowania.
W naszej ofercie
Skontaktuj się
Autor: Paulina Pozorska
1 https://www.dw.com/en/why-most-plastic-cant-be-recycled/a-64978847
2 Gibb, BC.: Plastics are forever, Nature Chemistry volume 11, s. 394–395 (2019)
3 https://ourworldindata.org/grapher/plastic-waste-by-sector
4 https://www.iucn.org/resources/issues-brief/marine-plastic-pollution
5 https://group.met.com/en/mind-the-fyouture/mindthefyouture/plastic-pollution-in-the-ocean-set-to-triple-by-2025
6 https://www.european-bioplastics.org/bioplastics/
7 https://www.interpack.com/en/Media_News/Tightly_Packed_Magazine/FOOD_INDUSTRY_PACKAGING/News/Bioplastics_in_packaging
8 https://www.futuremarketinsights.com/reports/bioplastics-packaging-market
9 https://prezero-international.com/en/press/2022/plastic-recyclates-are-the-better-raw-materials
10 https://www.sgs.com/en/news/2023/10/cc-q3-2023-meeting-market-demand-for-paper-based-packaging
11 https://hmgroup.com/sustainability/circularity-and-climate/packaging/
12 https://www.zara.com/uk/en/sustainability-our-stores-mkt1454.html
13 https://www.lpp.com/en/press-releases/the-green-shift-in-the-lpp-strategy/
14 https://www.nestle.com/sustainability/waste-reduction
15 https://www.unilever.com/planet-and-society/waste-free-world/rethinking-plastic-packaging/
16 https://www.danone.com/impact/planet/packaging-positive-circular-economy.html
17 https://www.loreal.com/en/articles/sharing-beauty-with-all/plastic-packaging-policy/
18 https://about.hm.com/news/general-news-2021/h-m-is-turning-plastic-waste-into-everyday-fashion.html
19 https://reckitt.com/our-impact/purpose-led-brand/plastics-and-packaging
