Kun je plastic krimpfolie vervangen voor papier bij de flesverpakking?

Duurzaamheid | VerpakkingsManagement | juli 21, 2022

Door de aversie van consumenten tegen plastic willen veel bedrijven die plastic gebruiken dit vervangen door papier of karton. Dit levert interessante onderzoeksvragen op. Onderzoekers van KU Leuven in Gent hebben onderzocht of het mogelijk is om krimpfolie dat gebruikt wordt voor het bij elkaar houden van zes 1,5 liter PET waterflessen te vervangen door papier.

De eerste vraag die zich voordoet is waar het nieuwe materiaal aan moet voldoen. Krimpfolie biedt mogelijkheden voor functies die andere materialen niet hebben; goed aan te brengen en te sealen, goed te krimpen waardoor het pakketten bij elkaar kan houden voor stabilisatie tijdens transport en voor vervoer door de consument naar huis.

De onderzoekers, met als eerste auteur Jannes Roman, hebben drie onderzoeksvragen gekregen. Is het mogelijk om rekbaar papier rond de flessen aan te brengen met voorspanning, zodat het niet scheurt en waarbij het pakket kan worden opgepakt bij twee doppen? In hoeverre kan een bundel flessen gewikkeld in rekbaar papier horizontale krachten doorstaan die optreden tijdens transport? Heeft een kartonnen plaat die over de doppen wordt aangebracht en die gebruikt kan worden als handvat, invloed op de stabiliteit van het pakket?

Plat en koolzuur

Veel flessen hebben een cilindrisch deel in het midden dat iets terugvalt om een label of sleeve te positioneren en om te voorkomen dat ze verschuiven direct na aanbrengen of beschadigen tijdens transport. Dit cilindrische deel is vormvast voor koolzuurhoudende flessen, maar in enige mate flexibel voor flessen met plat water. Om een goed beeld te krijgen, is gekozen om beide soorten water mee te nemen in het onderzoek. Als eerste zijn verschillende commercieel verkrijgbare papiersoorten getest op sterkte en elasticiteit om het meest geschikte papier te bepalen. Stroken met een breedte van 125 mm zijn gebruikt om de flessen te bundelen, waarbij een overlap is gebruikt die met twee stroken hotmelt is verbonden. De gebruikte papiersoorten hebben grams- gewichten van 100 en 200 g/m2. De pakketten zijn gemaakt door vier fles- sen te voorzien van een band papier en daar twee flessen tussen te duwen, zodat een pakket van zes flessen wordt samengesteld. Dit pakket wordt opgetild aan twee doppen, diagonaal tegenover elkaar, met verschillende papierspanningen, totdat ze zonder onderlinge beweging 100 mm zijn op te tillen. Zowel voor het wikkelen van het papier als voor het optillen bestaan geen normen, de werkwijze is daarom zoveel mogelijk afgestemd op de praktijk.

Simulatietesten

Vervolgens zijn pakketten samengesteld, waarmee een volle palletlaag is gemaakt. Op deze laag is een kist met gewicht geplaatst om een volle pallet te simuleren. Hiermee zijn transport simulatietesten uitgevoerd. Alle testen zijn ook uitgevoerd met een plaat karton die over de doppen is aangebracht. Bij pakketten met de plaat karton bleek de band papier sneller te scheuren dan zonder. Waarschijnlijk komt dit doordat fixatie op twee plaatsen leidt tot ongunstige belastingen op de band papier tijdens schokken en trillingen.

Visco-elastisch gedrag van kartonnen dozen

Golfkartonnen dozen zijn een goede oplossing voor het opslaan en vervoeren van producten. Velen weten niet dat golfkarton visco-elastisch is. Als er spanning op staat dan verandert het materiaal langzaam. Dit bepaalt ook de verwerkingsperiode van dozen; voorgevouwen en geplakte dozen die te lang liggen, verliezen elastische eigenschappen die van belang kunnen zijn voor de verwerkbaarheid. Onderzoekers van Massey University uit Nieuw- Zeeland hebben gekeken naar het kruipgedrag van golfkartonnen dozen onder verschillende relatieve vochtigheidswaarden en bij wisselende temperaturen. Ze willen meer inzicht hebben in het gedrag van dozen in omstandigheden die dichter bij de praktijk liggen dan de gebruikte standaarden.

Voor de testen hebben ze dozen deels voorzien van aluminiumfolie, zodat vocht uit de omgeving geen invloed heeft op de afgedekte panelen. Dozen worden gevuld met suiker in zakken tot 80% van de hoogte, zodat ze zelfdragend zijn en lege dozen worden gebruikt ter vergelijking. De dozen worden getest met een box compressie test.

Onderzoekers concluderen dat gevulde dozen sneller bezwijken dan lege door de zijwaartse belasting op de panelen, op zich niets nieuws, maar dat dozen waarvan twee panelen afgedekt zijn en twee panelen vocht kunnen opnemen zoveel sneller bezwijken, is anders dan gedacht. Aangegeven wordt dat beter naar het functioneren van golfkartonnen dozen onder werkelijke omstandigheden gekeken moet worden. Voor een warm en vochtig land is dit uiteraard van groot belang. Het zijn interessante experimenten die het inzicht in het functioneren van dozen doet toenemen en hopelijk schade reduceert.

Conclusie

De onderzoekers trekken de conclusies dat het mogelijk is zes PET flessen met koolzuurhoudend en plat water te verpakken met een band commercieel verkrijgbaar papier, zodanig dat het pakket flessen aan twee doppen opgetild kan worden. Pakketten bijeengehouden door een band papier met voorspanning kunnen krachten doorstaan tijdens transport vergelijkbaar aan die van krimpfolie. Het aanbrengen van een plaat karton voegt geen extra functie toe, het beïnvloedt de weerstand tegen horizontale krachten negatief. De onderzoekers geven aan dat het gebruik van papier kansrijk is en nader onderzoek vraagt. Een interessant onderzoek dat laat zien dat veel normen zijn opgebouwd door de aanwezige oplossing. Bij vragen over het kunnen vervangen van plastic door papier wordt dit vooraf vaak niet onderkend. Een goede functionele analyse van de verpakking is dus noodzakelijk. Als gekeken wordt naar de carbon footprint dan scoort plastic vaak beter dan papier. Gezien het geringe oppervlakte van papier dat hier gebruikt is, is het de vraag welke oplossing beter scoort. Het papier zal waarschijnlijk gerecycled worden, bij plastic van deze afmeting is dat de vraag.