Riceviamo e pubblichiamo con piacere questo articolo di Stefano Vinto di R+W dedicato all’industria del packaging. Un’industria che si sviluppa rapidamente e per la quale è fondamentale che la crescente mole di imballi prodotta sia riciclabile. Corrette scelte progettuali possono contribuire in tal senso.

Il settore del packaging è in crescita, con fatturati record e ottime prestazioni degli imballi made in Italy sui mercati esteri.  In particolare si sviluppa l’interesse per l’alluminio: oltre ad avere proprietà che lo rendono ideale per il packaging, soprattutto alimentare, è del tutto riciclabile. Rigenerare l’alluminio richiede solo il 5% dell’energia rispetto alla produzione primaria, il che rende il metallo leggero una risorsa fondamentale per il packaging. Percentuali intorno 70% dell’alluminio immesso sul mercato italiano vengono recuperate, con evidenti ricadute positive sull’ambiente e sull’economia. Anche il settore dei macchinari per la trasformazione dell’alluminio secondario attraversa di riflesso un periodo decisamente positivo: questo buon andamento si riflette sul mercato dei componenti, dove i produttori sono costantemente alla ricerca di soluzioni che garantiscano alte prestazioni anche nel lungo periodo.

Le funzionalità molteplici del packaging.

Il packaging è la scienza, l’arte e la tecnologia della protezione e dell’aggiunta di valore ad un prodotto. Al fine di realizzare i suoi obiettivi, è necessario integrare le attività di design, di valutazione e produzione delle particolari soluzioni scelte, considerando altri fattori quali i materiali impiegati, i macchinari e la manodopera. Il packaging stesso, viene così definito come quel manufatto fisico che consegue le diverse funzionalità richieste sia dai diversi addetti del settore che dalla natura del prodotto che contiene. Le funzionalità principali fornite dal packaging sono molteplici. Molti studiosi e ricercatori del settore ne hanno fornito descrizioni e definizioni diverse.

Nel dettaglio, le funzionalità del packaging sono:

  1. Contenimento: Scopo del contenimento è quello di racchiudere il prodotto e di mantenerlo al sicuro dall’ambiente circostante. La seconda parte di tale definizione è chiaramente simile a quella di protezione, ma nella fattispecie di tale funzionalità si fa riferimento all’attività di raccogliere le cose in un’unità assemblata.
  2. Protezione: La funzionalità di protezione del packaging consiste nella salvaguardia del contenuto dall’azione di sorgenti esterne di varia natura e viceversa. Il danneggiamento del contenuto può essere determinato da agenti fisici, chimici, microbiologici e climatici. Il packaging fornisce, inoltre, opportune soluzioni di protezione per gli operatori addetti al trasporto di sostanze e materiali rischiosi.
  3. Ripartizione: La funzionalità di ripartizione permette, ad una data quantità del contenuto, di fornire il controllo ed il supporto per l’uso appropriato del contenuto stesso. La ripartizione nel packaging facilita l’output dall’attuale produzione industriale su larga scala, dividendo i prodotti in porzioni e dimensioni gestibili.
  4. Unitizzazione: è una funzionalità del packaging che comprende il consolidamento o la riunificazione di più unità.
  5. Comodità: Lo scopo principale di tale funzionalità è quello di rendere facile ed agevole l’utilizzo del packaging e dei suoi contenuti. La comodità risulta così essere legata alle funzionalità di unitizzazione e di ripartizione. L’azione comune di queste tre funzionalità è quindi quella di facilitare il maneggiamento e di confezionare il prodotto nelle dimensioni e nella quantità appropriate per il suo utilizzo, in relazione ai diversi stadi del suo ciclo di vita. Le modalità di conseguimento dei suddetti scopi risultano, praticamente, infinite.
  6. Informazione: Il packaging costituisce l’interfaccia tra il prodotto e la logistica e tra il prodotto ed il consumatore finale o gli altri utenti. La funzionalità di informazione ha così un’importanza fondamentale nel packaging.
  7. Comunicazione: Il packaging costituisce un mezzo di comunicazione tra il titolare di un brand ed il consumatore finale. Tale funzionalità di comunicazione costituisce l’attività fondamentale integrata nelle altre svolte dal marketing. La comunicazione costituisce, inoltre, lo step logico finale di tutte le altre funzionalità fin qui esaminate.

Sviluppo  sostenibile e design del packaging.

Tra gli obiettivi più impegnativi, previsti dallo sviluppo sostenibile, si ricordano la salvaguardia delle limitate risorse naturali e la stabilizzazione della concentrazione dei gas effetto serra, al fine di mitigare le variazioni climatiche. Gran parte dell’impiego delle risorse naturali e delle emissioni dei gas effetto serra, è dovuta alla produzione di beni di largo consumo. In tale contesto, il packaging può fornire una soluzione ai suddetti problemi (senza esserne più causa), rendendo disponibili soluzioni dedicate per la distribuzione di alimenti, acqua potabile e farmaci per le popolazioni in difficoltà. Un’altra sfida, strettamente connessa all’impiego del packaging è quella relativa all’inquinamento causato dalla plastica  scaricata negli oceani e conferita nelle discariche, stimata in più di 6,5 milioni di tonnellate all’anno. Gran parte di questi rifiuti plastici, originati da packaging dismesso, vengono realizzati con risorse limitate. La riduzione delle emissioni di gas effetto serra, dovute alla produzione di tali involucri, può essere conseguita ricorrendo a materiali grezzi rinnovabili o riciclabili, unitamente alla tutela ed all’uso accorto delle risorse naturali limitate. Un esempio eclatante è dato dagli attuali progressi nelle tecnologie di riciclaggio del PET (PoliEtilene Tereftalato). Tale materiale, di largo uso in ambito alimentare, può essere riciclato (Foto 1) per la produzione di altri oggetti e contenitori per uso non alimentare (sia con processi chimici che meccanici), oppure depolimerizzato (quindi riportato allo stato di monomero) per poi essere successivamente purificato e riutilizzato in ambito alimentare. Il PET può essere anche smaltito ricorrendo all’utilizzo di batteri digestori della plastica, come la Ideonella Sakaiensis (Foto 2).

Un’ulteriore sfida

Un’ulteriore sfida, legata allo sviluppo sostenibile del packaging, riguarda il trasporto dei beni di consumo, causa di problemi quali l’inquinamento da gas di scarico, la congestione del traffico urbano e l’inquinamento acustico. Le criticità del packaging in questo contesto sono date dal peso e dal volume, la cui riduzione costituisce la funzione obiettivo da ottimizzare al fine di giungere ad una soluzione sostenibile. Sulla base di quanto fin qui esposto, è opportuno ricordare la definizione unanimamente accolta di sviluppo sostenibile. Una prima versione fu data nel 1987 nel rapporto Brundtland rilasciato dalla Commissione Mondiale sull’Ambiente e lo Sviluppo (WCED): “lo sviluppo sostenibile è uno sviluppo che soddisfi i bisogni del presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri”. Le ulteriori iniziative successive a quella del WCED hanno portato, nel 2015, all’individuazione degli Obiettivi per lo Sviluppo del Millennio da parte delle Nazioni Unite. Gli scopi e gli obiettivi sanciti per lo sviluppo sostenibile sono riportati nella Figura 3. Una prima conseguenza dello sviluppo sostenibile applicato al packaging riguarda i processi e l’ingegnerizzazione dei macchinari destinati al confezionamento dei prodotti, in particolare di quelli alimentari. Un esempio notevole, che racchiude e sintetizza tutte le prerogative di sviluppo sostenibile, è data dalla seguente soluzione, largamente impiegata per il confezionamento di liquidi a lunga scadenza: il TetraBrik® Aseptic di Tetra Pak, multinazionale del settore trattamento e confezionamento di alimenti, fondata in Svezia nel 1951 e facente parte del gruppo Tetra Laval. La Foto 4 mostra una delle combinazioni più diffuse di questo  prodotto: il  TetraBrik® Aseptic 1000 Edge con chiusura LightCapTM 30. Questo prodotto rappresenta uno dei migliori esempi di design sostenibile di un sistema di packaging, impiegando ben l’80% di materiali di origine vegetale provenienti da origini rinnovabili. Il TetraBrik Aseptic è realizzato con un materiale multistrato (Figura 5). Gli strati componenti sono realizzati in alluminio (il cui riciclaggio costituisce un ciclo virtuoso, così come sostenuto anche dal Consorzio Imballaggi Alluminio), in fibra di cellulosa (wood fibres), mentre gli strati polimerici sono ottenuti dalla canna da zucchero (sugar cane). Con i polimeri della canna da zucchero viene anche realizzata la variante vegetale della chiusura LightCapTM 30 (Foto 6).

Riconoscimenti internazionali

Questa soluzione ha ricevuto diversi riconoscimenti internazionali, tra cui quello nella categoria della sostenibilità dal Royal Belgian Committee e la più alta classe di certificazione dall’ente di valutazione internazionale Vinçotte. Il conseguimento di un simile risultato nell’ambito del design sostenibile del packaging (e della sua successiva ingegnerizzazione), deriva  da un approccio altamente multidisciplinare. Tra le criticità progettuali si possono individuare, ad esempio, i requisiti delle funzionalità di contenimento, protezione e comodità applicati alla chiusura  LightCapTM 30.  La progettazione di un sistema di chiusura di questo tipo prevede, infatti, il supporto dei più recenti sistemi CAE, necessari per le fasi di design check di un tappo a vite del tipo two – step con membrana, richiudibile, a basso costo e con caratteristiche anti manomissione. Tali sistemi di simulazione numerica si rendono necessari, inoltre, per la modellazione del comportamento meccanico dei materiali vegetali impiegati, caratterizzati da una marcata anisotropia sia nelle zone di impegno delle filettature del tappo che nelle aree soggette a piegatura e sigillatura. Un’interessante studio di modellazione del processo di packaging dei liquidi è stato proposto da Moxoff SpA, spin-off del laboratorio di Modellistica e Calcolo Scientifico del Politecnico di Milano. La Figura 7 mostra il post processing dei risultati di una simulazione di interazione fluido/struttura.

Design sostenibile

Il design sostenibile del packaging ha inciso in maniera determinante anche nella realizzazione dei macchinari di riempimento. La foto 8 mostra la TetraPak A3/Speed, considerata la macchina riempitrice per alimenti liquidi più veloce al mondo. Questa macchina fornisce la più alta produttività del settore, con costi operativi minimi e mantenendo elevati standard di sicurezza degli alimenti. Per questa tipologia di macchine è abituale il ricorso ad accoppiamenti cinematici con spiccate caratteristiche di protezione da sovraccarichi ed urti. Tali macchine riempitrici presentano, inoltre, caratteristiche di produzione continua con alti livelli di automazione, al fine di garantire livelli di qualità uniformi e ripetibili, specie in riferimento alle giunture dei materiali multistrato visti in precedenza. Data poi l’atipicità e la varietà del comportamento meccanico di tali materiali (anche per la loro origine vegetale), l’accoppiamento cinematico che svolge la funzione di limitazione di coppia, dovrà essere caratterizzato da bassa inerzia e da un’ampia possibilità di taratura del valore della coppia di disinnesco, con lo scopo di proteggere sia la catena cinematica che il materiale componente. La suddetta continuità, associata agli alti tassi di produttività, è riferita alla trasformazione del materiale nel prodotto prescelto in fase di preparazione della produzione. Nel caso particolare della TetraPak A3/Speed, l’impiego di tecnologie proprietarie per il trasferimento di energia a induzione rende ancora più evidente l’importanza della corretta scelta degli accoppiamenti cinematici, data anche l’esigenza di contenimento dell’usura dei componenti.

Il ruolo del fornitore di componenti.                  

Un’attività complessa come il design sostenibile nel settore del packaging, può trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. È il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la sua esperienza a disposizione del progettista. Nel settore del design sostenibile nel settore del packaging, R+W fornisce una gamma completa di soluzioni per tutte le esigenze di trasmissione e limitazione della coppia, quali: giunti a soffietto metallico della serie BK, giunti ad elastomero della serie EK, limitatori di coppia della serie SK e giunti con allunga della serie ZA e EZ.

Giunti R+W Serie SK.
Giunti R+W Serie EK.
Giunti R+W Serie BK.

 

I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessità di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilità.

I giunti a elastomero della serie EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti compensando i disallineamenti degli alberi. Molti elementi condizionano la progettazione dei giunti a elastomero: da fattori quali il carico, l’avviamento e la temperatura dipende la durata dell’inserto. L’elemento elastomerico è disponibile in diverse durezze shore, per trovare sempre un compromesso adatto fa le proprietà di smorzamento, la rigidità torsionale e la correzione dei disallineamenti per la maggior parte delle applicazioni. I limitatori di coppia SK, assolutamente privi di gioco, permettono di proteggere il sistema motore in caso di sovraccarico, scollegandolo dalla parte condotta nel giro di pochi millisecondi. Estremamente precisi, trasmettono la coppia con gande accuratezza e intervengono solo in caso di effettiva necessità. Inoltre consentono un riarmo semplice e rapido non appena viene rimossa la causa del sovraccarico. I giunti con allunga della serie ZA-EZ sono ideali per collegamenti con grandi distanze assiali, eventualità spesso presente nelle macchine da imballaggio. Sono facili da montare e smontare senza che occorra muovere o allineare gli elementi da collegare. R+W ha in assortimento giunti con allunghe fino a 6 metri, che non necessitano di supporto intermedio. Disponibili in versioni speciali per quanto riguarda materiali, tolleranze, dimensioni e prestazioni, i giunti con allunga R+W se ben dimensionati e montati correttamente non hanno alcuna necessità di manutenzione e una durata praticamente infinita. R+W Italia si propone sul mercato come partner ideale per la fornitura di giunti, alberi di trasmissione e limitatori di coppia standard e “speciali”, sviluppati su specifica richiesta del cliente con l’obiettivo di offrire il giunto corretto per ogni singola applicazione: l’ampia gamma di prodotti comprende soluzioni per tutte le esigenze. Per una consulenza personalizzata, contattate R+W telefonicamente (02 2626 4163), via mail (info@rw-italia.it), tramite webchat disponibile sul sito www.rw-giunti.it o tramite i canali social dell’azienda.

 

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Autore: Redazione

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