アルラムからリサイクル可能な構造物へ: チューブ材料を交換する方法

アルミニウム バリア ラミネート (ABL) チューブは、数十年にわたってフレキシブル チューブのパッケージングの主流を占めてきました。優れたバリア性能により、長期保存が必要な医薬品、化粧品、食品のデフォルトの選択肢となっています。しかし、その時代は終わりつつあります。規制の強化、ブランドの持続可能性への取り組み、バリアフィルム技術の進歩などにより、メーカーは、ABL が提供する機能特性を犠牲にすることなく、リサイクル可能な代替品を見つけるよう求められています。

この記事では、ABL の代替が難しい理由を説明し、現在利用可能な現実的な代替品をマッピングし、適切な材料構造を製品や用途に適合させるための実用的なフレームワークを提供します。

Alu-Lam とは何ですか、そしてなぜ段階的に廃止されるのでしょうか

一般に Alu-Lam または ABL と呼ばれるアルミニウム バリア ラミネート チューブは、通常、製品との接触のための内側のポリエチレン (PE) 層、バリア性能のための 1 つ以上のアルミニウム ホイル層、および構造と装飾のための外側の PE 層または印刷層を組み合わせた多層構造です。アルミニウム層は、ABL に卓越した保護を与えているものです。酸素、湿気、光、揮発性化合物を遮断し、他のほとんどの素材が匹敵するレベルの効果を発揮します。

薬事承認が必要な医薬品の軟膏やクリーム、あるいは複雑な有効成分を配合した化粧品には、この性能が不可欠です。 ABL チューブは通常、0.01 cm3/m2/日未満の酸素透過率 (OTR) を達成します。 ほとんどのプラスチック代替品よりもはるかに優れているため、敏感な用途での標準となっています。

問題はリサイクル性だ。 ABL はアルミニウムとプラスチックを融合して分離不可能な複合材料にするため、標準的な機械的リサイクル ストリームでは処理できません。ほとんどの市場では、ABL チューブは焼却されるか、低品位材料にダウンサイクルされるか、埋め立て地に送られます。ヨーロッパでは、年間生産される推定 115 億本のチューブのうち約 38% がラミネート チューブであり、その大部分が ABL ですが、これらは事実上、既存の施設でリサイクルされていません。

規制圧力が移行を加速させています。 EU 包装および包装廃棄物規制 (PPWR) では、2030 年までにすべての包装をリサイクル可能にすることが義務付けられており、ABL チューブは難しい立場に置かれています。公的持続可能性目標を掲げるブランドは、規制スケジュールよりも先んじて、リサイクル可能な材料の流れに適合するようパッケージを積極的に再構築しています。その結果、既存または近い将来のリサイクルインフラで処理可能でありながら、信頼できるバリア性能を維持するチューブ構造に対する需要が急速に高まっています。

ABL チューブ構造の主な代替品

あらゆる状況において ABL に代わる単一の素材はありません。適切な代替手段は、製品のバリア要件、ターゲット市場で利用可能なリサイクルの流れ、およびコストの制約によって異なります。現実的な代替案として 3 つの主要な方向性が浮上しており、それぞれに異なる技術的トレードオフがあります。

• モノマテリアルチューブ — 単一のポリマーファミリー (通常は PE または PP) から押出成形され、多くの場合、EVOH バリア層が統合されています。これらは、非ポリオレフィン含有量が 5% 未満のままであれば、ポリオレフィン流中でリサイクル可能であると認定されます。
• 共押出バリアフィルムチューブ（PBL） — EVOH または PVDC コアを備えた相溶性ポリマーの複数の層を共押出して製造されるプラスチック バリア ラミネート。標準的なモノマテリアルチューブよりも大幅に優れたバリア性を備えており、リサイクルの流れで受け入れられることが増えています。
• 紙ベースとハイブリッド構造 — プラスチックの設置面積を削減し、持続可能性に関するコミュニケーション上の利点を得るために紙層を組み込んだチューブですが、湿気に敏感な用途では重大な制限があります。

代替を決定する前に、それぞれの機能と制約を理解することが不可欠です。複数のカテゴリーにわたる製品ポートフォリオを管理しているブランドにとって、答えが全体的に 1 つの材料であることはほとんどありません。それは、製品要件を材料アーキテクチャに戦略的にマッピングすることです。より広範なガイダンス 軟包装材 そしてそれらの機能的なトレードオフは、カテゴリ レベルでこの決定を組み立てるのに役立ちます。

モノマテリアルの PE チューブと PP チューブ: 最も簡単な交換

モノマテリアルチューブは、リサイクル可能性への最も簡単な道を表します。チューブ全体を 1 つのポリマーファミリー (最も一般的にはショルダー部分には高密度ポリエチレン (HDPE)、フレキシブルボディ部分には低密度ポリエチレン (LDPE)) で構成することで、完成したチューブは分離することなく標準的なポリオレフィンのリサイクルストリームに入れることができます。

中程度のバリアが必要な製品の場合は、適切に設計されたモノ PE チューブで十分な場合があります。標準的なLDPEチューブ壁の酸素透過性は、通常2,000〜4,000 cm3/m2/日の範囲にあり、ハンドクリーム、ヘアコンディショナー、ボディウォッシュなど、すぐに消費され、長期間にわたる酸化からの保護を必要としない製品には十分です。

バリア要件がより厳しい場合は、EVOH (エチレンビニルアルコール) 層を結合層サンドイッチとして押出構造に組み込むことができます。 EVOH は入手可能なポリマーベースの酸素バリアの中で最も効果的なものの 1 つで、層の厚さに応じて OTR 値は 0.01 ～ 0.1 cm3/m2/日と低くなります。 リサイクル性を維持するには、EVOH 層はチューブ総重量の 5% 未満に留める必要があります。 — ポリオレフィンの適合性に関して欧州の主要なリサイクルガイドラインで認められている閾値。

モノマテリアルチューブの限界は現実のものです。これらはアルミニウムの防湿層に匹敵することができないため、0.5 g/m2/日未満の水蒸気透過率 (WVTR) を必要とする吸湿性の高い製品や医薬品には適していません。また、ABL よりも剛性が低いため、棚の表示や製品品質に対する消費者の認識に影響を与えます。スイッチを製造するブランドの場合、多くの場合、材料の変更に伴い、チューブの設計 (壁の厚さ、ショルダーの形状、キャップ システム) を再設計する必要があります。

共押出バリアフィルム: アルミニウムなしでも性能を発揮

共押出バリア フィルム構造 (プラスチック バリア ラミネート (PBL) チューブの基礎) は、モノマテリアル チューブのリサイクル可能性と ABL のバリア性能の間の中間手段を提供します。接着剤ラミネートによって別々のフィルム層を接着するのではなく、共押出では、すべての層がマルチチャネルダイを通して同時に押出され、単一の製造ステップで一体化された多層フィルムが製造されます。

要求の厳しい用途向けの一般的な共押出チューブ フィルムは 5 ～ 9 層を使用します。内側と外側のポリオレフィン層はシール、構造的完全性、印刷適性を目的としています。非相溶性ポリマーを結合するための1つまたは複数の結合層。そして中央のEVOHバリアコア。すべての層は接着剤で積層されるのではなく、押出中に化学的に結合されるため、構造はより均質になり、接着剤残留物がなくなり、これが材料の回収を簡素化する要因となります。

適切に設計された共押出構造は、0.1 ～ 1.0 cm3/m2/日の OTR 値を達成できます。 、幅広い化粧品およびパーソナルケア配合物だけでなく、多くの食品チューブ用途のバリア要件を満たします。これは、標準的なモノマテリアル PE からの大幅な進歩を表しており、共押出フィルムは ABL の性能範囲の下限と直接競合します。

生産効率の観点から見ると、共押出は従来のラミネート製造と ABL 製造の両方に比べて利点があります。個別の積層ステップが不要になることで、エネルギー消費が削減され、生産サイクルが短縮され、応力や温度変化下で接着結合された ABL 構造における既知の故障モードである剥離欠陥のリスクが低下します。チューブメーカーにとって、これはより厳密な品質管理と、より予測可能なバッチ間の一貫性を意味します。

共押出 PBL 構造のリサイクル可能性は組成によって異なります。低含有量の EVOH コアを含む主にポリオレフィンから作られたフィルムは、現在の欧州ガイドラインに基づく PE リサイクルの流れに適格です。マルチマテリアルフレキシブルフィルムのリサイクルインフラストラクチャが発展し続けるにつれて、許容基準は拡大すると予想され、今日の共押出チューブフィルムは2028年から2030年の規制環境に適したものとなっています。

紙ベースおよびハイブリッドチューブ構造

ブランドが販売時点で環境責任を伝えようとするにつれて、紙ベースのチューブ構造は消費者にとって大きな魅力を獲得しています。紙の外層は、持続可能性を意識する消費者の共感を呼ぶ触感のある自然な美学を生み出し、紙はリサイクル可能な素材として広く一般に理解されています。

実際には、液体または半液体製品に使用される紙管構造には、耐湿性と製品適合性を提供するために、ほとんどの場合、内部ポリマーライニング (通常は PE または PP) が組み込まれています。非コート紙には本質的に防湿層がないため、この内層は含水率が高いあらゆる製品に必要です。その結果、紙ベースのように見えながら、高品質のリサイクルを実現するには紙とプラスチックの複合材料と同じ分離の課題が必要となるハイブリッド材料が誕生しました。

内部ポリマーライナーのない純粋な紙ベースのチューブは、チューブ壁との水分接触が最小限であり、バリア性能が重要な要件ではない乾燥製品または固体製品（デオドラント、リップクリーム、または固体化粧品用のスティック形式）に限定されます。これらの用途では、紙管は真にリサイクル可能であり、信頼できる持続可能な選択肢となります。

湿式充填チューブ用途の場合、紙ベースの構造は、対象市場における実際の耐用年数経過に照らして慎重に評価する必要があります。 リサイクル可能に見えても、処理ルートがないために残留廃棄物の流れに入るチューブは、実際の環境上の利点を提供しません。 ABL チューブ上では、誤解を招く持続可能性に関する主張が生成される可能性があります。紙ベースのチューブ形式を検討しているブランドは、その形式を採用する前に、各市場の収集および仕分けインフラストラクチャを検証する必要があります。

用途に応じた適切な代替品の選択

ABL を置き換えるかどうかの決定は、ABL がたまたま提供した性能ではなく、製品が実際に必要とするバリア性能を明確に仕様することから始める必要があります。現在 ABL チューブに梱包されている多くの製品は、必要性というよりも慣例に基づいてその規格に指定されています。ターゲット代替材料を使用した厳密な保存期間研究により、多くの場合、単一材料または共押出構造で十分であることが明らかになります。

材料の移行にはいくつかの実際的な手順が伴う必要があります。まず、最悪の場合の保管および輸送を反映した条件下で、交換構造を使用して加速保存期間テストを実施します。次に、チューブの内層と製品配合の適合性を確認します。一部の有効成分は、PE とアルミニウムで裏打ちされた表面と異なる相互作用をします。第三に、受け入れ基準は地域によって大きく異なるため、選択した構造物のリサイクル可能性の主張を、主要市場の特定の分別および収集インフラストラクチャと照らし合わせて確認します。

最後に、層の構成、添加剤の申告、リサイクル ガイドライン準拠証明書などの完全な材料文書を提供できるフィルムおよびチューブのサプライヤーと協力します。透明性のあるサプライ チェーンの文書化は小売顧客からの要求がますます高まっており、進化する拡大生産者責任 (EPR) 制度の下での規制遵守には不可欠です。 Alu-Lam からの移行は、単なる材料工学上の決定ではありません。それは、十分に文書化された早期の行動に報いるサプライチェーンの再設計です。