保湿剤のカテゴリーは、世界のスキンケアにおいて最大のセグメントの 1 つを表します。クリーム、ローション、ボディバター、夜用マスクはすべて、温度変化や輸送条件下でも製品の安定性を維持しながら水分損失を防ぐパッケージングという共通の要件を持っています。環境規制が強化され、企業の持続可能性への取り組みが成熟するにつれ、ブランドは従来のプラスチック製の瓶やチューブを、化石燃料への依存を減らし、耐用年数終了後の結果を改善するシステムに置き換えています。
Guangzhou Ruijia Packaging Products Co., Ltd. は、保湿配合物の技術要件を分析し、バリア保護と環境責任のバランスをとった包装ソリューションを開発しました。この記事では、今日の環境に優しい保湿パッケージを定義する材料科学、クロージャーエンジニアリング、ライフサイクルの考慮事項を検討します。
保湿製品には、さまざまな比率の水、皮膚軟化剤、閉塞剤、保湿剤が含まれています。一般的な保湿クリームの水分含有量は 60 ～ 85% であり、包装が外部汚染を防ぐことができなかった場合、微生物が増殖する環境が生じます。さらに、多くの保湿処方には、大気中の酸素にさらされると酸化する植物油やビタミンが含まれています。成分が酸化すると効力が失われ、腐敗臭や色の変化が生じる場合があります。
したがって、保湿製品のパッケージングは 3 つの測定可能な成果を達成する必要があります。まず、容器は、意図された保存期間にわたって製品が乾燥しないように、水蒸気透過率を十分に低く維持する必要があります。第二に、閉鎖システムは酸素の侵入に対して信頼性の高いシールを形成する必要があります。第三に、材料は浸出や吸収を通じてフォーミュラと相互作用してはなりません。
保湿包装の試験プロトコルでは、通常、老化を促進するために、充填された容器を高温および高湿度レベルで保管することが含まれます。標準的な加速安定性テストでは、サンプルを摂氏 40 度、相対湿度 75% で 3 か月間保持します。これらの条件下では、許容可能な包装は、水分蒸発による重量損失が 5 パーセント未満であり、油の酸化による過酸化物価の検出可能な増加がありません。
従来のプラスチック包装はこれらの目標を確実に達成します。課題は、この性能を環境への影響がより低い材料と適合させることにあります。
現在、いくつかの材料ファミリーが、保湿製品用のバージン石油ベースのプラスチックに代わる実行可能な代替品を提供しています。各カテゴリには、さまざまなフォーミュラ タイプへの適合性に影響を与える明確な利点と制限があります。
使用済みリサイクルポリエチレンテレフタレートと使用済みリサイクル高密度ポリエチレンは、保湿包装に最も広く採用されている持続可能な素材となっています。これらの材料は、使用済みのプラスチック容器を洗浄、細断、溶解し、新しいパッケージに再成形する機械的リサイクルプロセスを経ます。
再生ポリエチレンテレフタレートのバリア性能は、湿気に対する保護に関してはバージン素材と同等の性能を維持します。ただし、リサイクル含有量が 70% を超えると、成形時に色の変化や溶融強度のわずかな低下が発生する可能性があります。したがって、ほとんどの商用ソリューションでは、環境上の利益と処理の一貫性のバランスをとるために、リサイクルされた内容物を 50% 使用しています。 50% リサイクルされたボトルは、バージンボトルと比較して、樹脂製造段階での炭素排出量を約 40% 削減します。
再生ポリエチレンテレフタレートは非極性化合物との親和性が低いため、油分を多く含む保湿クリームの場合には十分な性能を発揮します。再生高密度ポリエチレンは油に対する耐薬品性がさらに優れており、厚いボディバターの容器によく使用されます。両方の材料の主な制限は、耐久性のあるプラスチックのままであり、使用後に適切な回収とリサイクルが必要であることです。
サトウキビ由来のポリエチレンはグリーンポリエチレンとも呼ばれ、化石由来のポリエチレンと同じ分子構造を持っています。これは、そのバリア特性、耐薬品性、および加工特性が従来の材料と正確に一致することを意味します。グリーンポリエチレンは、既存の設備を使用してジャー、チューブ、キャップに成形でき、従来のポリエチレンストリームと一緒にリサイクルできます。
グリーンポリエチレンの環境上の利点は、サトウキビの成長中の炭素隔離によってもたらされます。しかし、この材料は環境中で生分解されず、その生産は農地の利用と競合します。生分解性よりも再生可能原料を優先するブランドにとって、グリーンポリエチレンは性能を犠牲にすることなく直接代替品を提供します。
ポリ乳酸は、もう 1 つの主要なバイオベースの選択肢です。緑色のポリエチレンとは異なり、ポリ乳酸は工業条件下で堆肥化可能です。ただし、未修飾のポリ乳酸は酸素透過率が高いため、不飽和油を含む保湿処方には適していません。メーカーは、酸化ケイ素コーティングを適用したり、ポリ乳酸とポリビニルアルコールバリア層を積層したりすることで、この制限に対処しています。コーティングされたポリ乳酸容器は、1 日あたり 1 平方メートルあたり 2 立方センチメートル未満の酸素透過率を達成します。これは、保存期間が 12 か月未満の保湿製品の許容範囲内です。
ガラスとアルミニウムは、湿気と酸素の両方に対して完全なバリア保護を提供します。どちらの材料もリサイクルを繰り返しても劣化しません。ガラス瓶は品質を損なうことなく無期限にリサイクルできますが、アルミニウムのリサイクルには一次生産に必要なエネルギーの約 5 パーセントが必要です。
保湿パッケージの実際的な制限は重量です。ガラス瓶は、同じ体積のプラスチック瓶に比べて 5 ～ 10 倍の重さがあります。この重量により、輸送燃料の消費量とそれに伴う二酸化炭素排出量が増加します。全国的に流通している保湿クリームの場合、ガラス包装からの追加の輸送排出により、2 ～ 3 回の出荷サイクルでリサイクルの利点が相殺される可能性があります。
内側コーティングを施したアルミニウムチューブは重量の問題を解決しますが、別の課題が生じます。内部コーティングは通常エポキシベースまたはポリプロピレンベースであり、保湿成分と金属が直接接触するのを防ぎます。ただし、このコーティングは除去するか、アルミニウムのリサイクルプロセスに化学的に適合する必要があります。多くのリサイクル施設では、コーティングがチューブの総重量の 5% 未満である場合にのみ、アルミニウム チューブを受け入れます。メーカーは、この閾値を満たす、薄くて互換性のあるコーティングを開発することで対応してきました。
クロージャーシステムは、容器本体と同様に製品の保護に貢献します。保湿クリームやローションは通常、ジャー、ポンプ、またはチューブを通して分配され、それぞれに異なる密閉エンジニアリングが必要です。
瓶の蓋の形状は最も単純ですが、消費者が製品に直接指を浸すため、汚染のリスクが最も高くなります。環境に優しい瓶の蓋は、最小限の材料で信頼性の高いシールを作成することに重点を置いています。同じポリマーファミリーで作られた一体型ライナーを備えたポリプロピレン製のジャーの蓋により、分解せずに蓋全体をリサイクルできます。従来の瓶の蓋には、蓋の材質とは異なるエチレン酢酸ビニルライナーや発泡シールが使用されていることが多く、リサイクルが複雑でした。
保湿ローション用のポンプ システムも同様の材料適合性の課題に直面しています。標準的なローション ポンプには、ポリプロピレンのハウジング、ポリエチレンの浸漬チューブ、ステンレス鋼のスプリング、およびポリエチレンまたはポリプロピレンのアクチュエーターが含まれています。混合材料により、ポンプを分解しない限り機械的リサイクルができなくなりますが、ほとんどの消費者は分解しません。アセンブリ全体でポリプロピレンのみを使用したモノマテリアルポンプが市場に参入しました。これらのポンプは、金属スプリングをプラスチックのドームバルブまたはポリプロピレンのコイルスプリングに置き換えます。テストの結果、モノマテリアルポンプは従来のポンプと同程度の作動回数を実現し、同等の出力量の一貫性を維持できることが示されています。
チューブクロージャーには、持続可能性を目指して重要な革新が見られました。チューブ用のフリップトップ キャップは現在、完全にポリプロピレンで成形されたリビング ヒンジ デザインを使用しており、古いデザインに見られる個別の金属製ヒンジ ピンが不要になっています。チューブ本体自体は、使用済みリサイクル高密度ポリエチレンまたはグリーンポリエチレンから作ることができます。しかし、多くのチューブは酸素の侵入を防ぐためにエチレンビニルアルコールまたはアルミニウム箔の内側バリア層を備えているため、チューブのリサイクルは依然として困難です。肉厚を増加させたポリエチレンのみを使用したモノマテリアル チューブは、9 か月未満の保存期限で保湿処方に許容される酸素バリアを実現します。
包装の包括的な環境評価には、原材料の抽出、製造、流通、使用、耐用年数終了の処理といった複数の段階を調査する必要があります。各段階は、素材とデザインに応じて、全体的な影響に与える影響が異なります。
比較ライフサイクル評価のデータによると、標準的な 50 ミリリットルの保湿クリームの瓶の場合、製造段階が総炭素排出量の約 40 パーセントを占めることが示されています。流通段階が30％、原料採取が25％を占めます。残りの 5% は使用済み製品の処理によるものですが、この数字は地域のリサイクル率によって大きく異なります。
バージンポリエチレンテレフタレートから 50% 使用済みリサイクルポリエチレンテレフタレートに切り替えると、原材料抽出排出量が約半分に削減され、製品の総二酸化炭素排出量が約 12% 削減されます。ガラスに切り替えると、溶融温度が高くなるため製造時の排出量が増加しますが、リサイクルされたガラスカレットを使用すると、原料抽出時の排出量が削減されます。ただし、重量の増加により流通排出量が推定 30 ～ 50% 増加し、ガラスのリサイクル性の利点が損なわれる可能性があります。
詰め替えシステムでは計算が完全に変わります。消費者が保管する恒久的なガラスまたはアルミニウム製の外側容器と、リサイクルプラスチックで作られた軽量詰め替えカートリッジを組み合わせることで、最初の購入後の使用ごとの包装重量が 70% 以上削減されます。詰め替えカートリッジには、スタンドアロンの安定性に必要な厚い壁と重いベースがないため、フルジャーよりも使用する材料が約 80% 少なくなります。 5 回の詰め替えサイクルにわたって、詰め替えシステムが生成する二酸化炭素排出量は、最初の外側容器の生産量を考慮しても、5 つの個別のジャーの合計炭素排出量の半分未満です。
軽量化により、材料ファミリーを変更したりバリア性能を犠牲にしたりすることなく、環境への影響が軽減されます。保湿クリームの瓶の場合、肉厚を 2 ミリメートルから 1.2 ミリメートルに減らすことで、プラスチックの消費量を 40 パーセント削減します。有限要素解析により、安全に厚みを減らすことができる領域が特定されます。
スレッド設計は、さらなる軽量化の機会を提供します。標準的な瓶のねじ山は、数十年前にガラス瓶用に開発された寸法基準に従っています。プラスチック製のジャーは、シールの完全性を維持しながら、異なるピッチ角度の浅いねじ山を使用できます。ねじ山プロファイルを小さくすることで、ジャーネック仕上げの材料を約 15% 節約できます。
底部の形状は、材料の使用と製品の排出の両方に影響します。わずかに凹んだ底を備えた瓶により、消費者はほぼすべての製品を取り出すことができ、取り残される量を減らすことができます。対照的に、平底の瓶では通常、保湿クリームの 5 ～ 10 パーセントが利用できなくなります。数百万ユニットを超えるこの残留製品は、消費者価値の損失と、納品された製品と比較した無駄なパッケージの両方を表します。
二次包装の削減により一次容器の軽量化が補完されます。多くの保湿クリームは外箱に包装されており、棚に陳列する以上の保護機能はありません。デジタル印刷またはスクリーン印刷を使用して主要な容器に直接印刷すると、カートンが完全に不要になります。輸送中に保護が必要な製品の場合、個々のカートンの代わりにリサイクル段ボールで作られた段ボールトレイが使用され、紙の使用量が 60 ～ 70% 削減されます。
環境に優しい包装は、消費者が正しく廃棄した場合にのみその目的を達成します。小型プラスチック容器の世界的なリサイクル率は依然として低いままです。技術的にはリサイクル可能な保湿クリームの瓶でも、地元の施設で処理できない場合は埋め立て地に送られる可能性があります。
実際のリサイクル条件に合わせて設計するには、地域のインフラを理解する必要があります。シングルストリームリサイクルを使用している地域では、小さな容器が選別スクリーンを通過してしまうことがよくあります。直径が 40 ミリメートルより小さい瓶は通常回収されません。設計者は、保湿容器を回復しきい値以上に保つか、小さなユニットを組み合わせてより大きな回復可能なアセンブリを作成するマルチパックを作成することで、この問題に対処できます。
ラベルの素材もリサイクル性に影響します。ポリ塩化ビニルで作られた全身収縮スリーブは、ポリ塩化ビニルが異なる温度で溶けるため、ポリエチレンテレフタレートのリサイクル流を汚染します。ポリエチレンテレフタレートまたはポリオレフィン素材で作られたスリーブは容器の素材と互換性があり、リサイクルする前に取り外す必要はありません。洗える粘着剤を使用した感圧ラベルは、リサイクル洗浄ステップ中にラベルを容器から剥がすことができ、きれいなフレークが残ります。
リサイクルに関する消費者コミュニケーションが効果的であるためには、具体的でなければなりません。追いかけ矢印のシンボルだけでは、地域でのリサイクル可能性を保証するものではありません。さらに便利なのは、必要な手順を記載した簡単な説明書が瓶の底に組み込まれていることです。「ラベルを取り外し、キャップを交換し、一緒にリサイクルしてください。」 現地調査によると、消費者は一般的なリサイクル記号よりもそのような指示に確実に従うことがわかっています。
環境に優しい保湿パッケージを製造するには、標準的な製造プロセスを変更する必要があります。使用済みリサイクル材料は、バージン樹脂とは異なる流動特性を持っています。リサイクルされたポリエチレン テレフタレートは固有粘度が低いため、射出成形中に流動しやすくなりますが、金型温度を摂氏 5 ～ 10 度低く調整しないと、より弱い部品が生成される可能性があります。
乾燥要件も異なります。バージンポリエチレンテレフタレートは、加工前に乾燥して水分を除去する必要があります。リサイクルされたフレークは水分含有量が高い状態で届くことが多く、乾燥時間の延長や異なる温度プロファイルが必要になる場合があります。 Guangzhou Ruijia Packaging Products Co., Ltd. は、一貫した処理を保証するために、リアルタイムの水分モニタリングを備えたリサイクル材料専用の乾燥サイロを使用しています。
リサイクル内容の金型設計は、潜在的な汚染物質を考慮する必要があります。リサイクルされた材料には、少量の他のポリマーや非プラスチックの破片が含まれる場合があります。わずかに大きなゲートとランナーを備えた金型は、詰まりを生じることなくこれらの変化に対応します。濾過機能を備えたホット ランナー システムは、材料がキャビティに入る前に特定のサイズを超える粒子を除去し、不良率を低減します。
リサイクル材料をグループ化して実行する生産スケジュールにより、段取り替えの無駄が最小限に抑えられます。バージン樹脂とリサイクル樹脂を切り替えるには、機械のパージが必要となり、廃プラスチックが発生します。リサイクルされた材料を長期間実行すると、パージの頻度とそれに伴う材料の損失が減少します。
環境に優しい保湿パッケージの設計とマーケティングには、いくつかの規制が影響しています。欧州連合の包装および包装廃棄物に関する規制では、すべての包装を定められた期日までに大規模にリサイクルできるようにすることが義務付けられています。リサイクル可能性を証明するには、実験室での評価だけでなく、実際のリサイクル施設でのテストが必要です。 EU 内で販売するメーカーは、自社のパッケージが商業リサイクルの流れで正常に処理されたことを文書化する必要があります。
拡大生産者責任法により、リサイクル費用が自治体から包装材製造者に移管されます。このような法律が適用される管轄区域では、ブランドは梱包重量とリサイクル可能性に基づいて料金を支払います。リサイクルしやすい素材で作られた軽量の梱包は、混合素材の重い梱包よりも手数料が低くなります。これらの料金体系は、持続可能な設計に対して直接的な金銭的インセンティブを提供します。
化学規制により、パッケージ内の特定の物質が制限されています。一部の耐水紙包装に使用されているパーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質は、複数の地域で禁止または制限されています。したがって、板紙のチューブやカートンに包装された保湿クリームには、ポリ乳酸やポリエチレン分散液などの代替のバリアコーティングを使用する必要があります。
持続可能な素材への移行により、通常、ユニットあたりの包装コストが増加します。消費者が使用後に再生したポリエチレンテレフタレートは、収集、選別、および処理コストの点でバージン樹脂よりも高価です。プレミアムは地域によって異なりますが、通常はバージン価格の 15 ～ 30 パーセントの範囲です。
ガラスの原材料は豊富にあるため、ガラスの価格はプラスチックほど変動しません。ただし、ガラスの輸送コストは、重量の差に比例する係数でプラスチックの輸送コストを上回ります。国際的に流通する保湿クリームの場合、送料の差額が材料費の節約を超える場合があります。
詰め替えシステムでは初期費用は高くなりますが、時間が経つと使用ごとのコストは低くなります。最初の外側容器には多大な材料投資と製造投資が必要です。ただし、各詰め替えカートリッジは使用する材料が少なく、独立したジャーよりも低コストで製造できます。 3 ～ 4 回の詰め替えサイクルの後、詰め替えシステムの総コストは、毎回完全なジャーを交換するコストを下回ります。
小規模なブランドの場合、持続可能なパッケージングへの参入障壁は金型コストにあることがよくあります。リサイクル互換性のある瓶の設計のための新しい金型には、数万ドルの費用がかかる場合があります。ただし、リサイクル材料用に設計された金型はバージン樹脂でも使用できるため、リサイクル材料の入手可能性が変動しても柔軟性が得られます。軽量化と材料削減によるユニットあたりのコストのメリットは、金型の寿命にわたって蓄積され、通常は数百万サイクルで測定されます。
保湿ラインを環境に優しいパッケージに移行しようとしているブランドは、体系化されたプロセスに従うことができます。最初のステップでは、実際のリサイクル可能性を理解するために、地元のリサイクル施設で現在の梱包材をテストします。技術的にリサイクル可能な素材でも、ブランドの主要市場にサービスを提供する施設では受け入れられない場合があります。
2 番目のステップでは、コンテナの形状を変更せずに材料を置き換えることに焦点を当てます。バージンポリエチレンテレフタレートをリサイクル含有量 50% に置き換えるには、金型の改造は最小限で済み、充填ライン設備の変更は必要ありません。このリスクの低い変化は、環境に即時利益をもたらします。
3 番目のステップでは、材料効率を高めるために容器の設計を最適化します。壁の厚さを減らし、ねじ山プロファイルを変更し、機能しない機能を排除することで、コンテナの外観を変えることなく、材料の使用量を 20 ～ 30% 削減できます。
4 番目のステップでは、クロージャ システムに対処します。混合材料ポンプを単一材料代替ポンプに置き換えるには、充填ラインの調整が必要になる場合がありますが、真のリサイクル可能性が可能になります。ブランドは、モノマテリアルポンプが従来のポンプと同じ出力量および漏れ防止基準を満たしていることを検証する必要があります。
最後のステップでは、ヒーロー製品の詰め替えシステムを実装します。詰め替え可能なパッケージは消費者の行動に最も大きな変化を必要としますが、環境面で最大のメリットをもたらします。成功した詰め替えシステムには、明確な説明と繰り返し購入するためのインセンティブが含まれています。
いくつかの新興技術により、今後数年で環境に優しい保湿パッケージが再構築される可能性があります。ケミカルリサイクルプロセスは、混合プラスチック廃棄物をバージン品質の樹脂に変換することができ、機械的リサイクルに伴う品質劣化を排除できる可能性があります。商業用ケミカルリサイクル施設は現在、いくつかの地域で大規模に稼働しており、生産量によって高品質のリサイクル材料の利用可能性が高まることが期待されています。
水溶性ポリマーはスキンケア用途向けに開発中です。現在の製剤は水ベースの保湿剤と併用するには溶解が早すぎますが、外層が溶解し内層がそのまま残る多層フィルムは有望です。これらの材料は、保湿パッケージとしてはまだ商業的に実現可能ではありません。
包装表面に電子透かしを印刷することで、仕分けロボットが材料組成を高精度に識別できるようになります。パイロット プログラムでは、小判包装の仕分け精度の向上が実証されました。広く採用されれば、現在選別スクリーンに落ちている保湿用の瓶やチューブをより効率的にリサイクルできるようになるでしょう。
環境に優しい保湿パッケージには、複数の、時には競合する目的のバランスを取る必要があります。バリア保護は、水分の損失と酸素の侵入を防ぐ必要があります。材料の選択では、化石燃料の使用を削減し、リサイクルを可能にする必要があります。製造プロセスでは、品質を犠牲にすることなくリサイクルされた内容物に対応する必要があります。流通システムは、持続可能な材料の重量と体積を管理する必要があります。また、消費者は、環境上の利点を実現するために、パッケージの正しい廃棄方法を理解する必要があります。
これらすべての要件を同時に解決できる単一の素材や設計はありません。使用済みリサイクルプラスチックは、導入に対する障壁が最も低いですが、環境中のプラスチックの蓄積には対処しません。ガラスとアルミニウムは永続的な物質循環を提供しますが、輸送による排出が増加します。詰め替えシステムは使用ごとの影響を軽減しますが、消費者の参加に依存します。
Guangzhou Ruijia Packaging Products Co., Ltd. は、保湿製品のこれらのトレードオフに対処するパッケージング ソリューションの開発を続けています。最適なソリューションは、配合、流通ルート、ターゲット市場、ブランドのポジショニングによって異なります。変わらないのは、製品の保護を損なうことなく環境への影響を軽減する技術的な実現可能性です。物質科学は存在します。製造能力は存在します。残りの作業には、持続可能な保湿パッケージの可能性を最大限に発揮するために、サプライチェーン、消費者行動、リサイクルインフラを調整することが含まれます。