Fremskridt inden for cellulosebaseret fødevareemballage går videre til testfasen af ​​industriel produktion

VTT tester Thermocell -plastfilm fremstillet af cellulose og fedtsyrer i produktionen af ​​mademballage i samarbejde med Arla Foods, Paulig, og Wipak. Termocelle plastmateriale, som er lavet af vedvarende komponenter, skal bruges på samme måde som fossilbaseret plast. Takket være udviklingsarbejdet, mange funktioner i filmen opfylder allerede fødevareindustriens krav, og samarbejdet har udviklet sig til afprøvning af industriel produktion.

Fornybar oprindelse og genanvendelighed af emballagematerialer er af stigende interesse for både forbrugere og pakkere. Der søges biobaserede muligheder for oliebaserede, eller fossilbaseret plast, som kunne arbejdes, Brugt, og genanvendt som traditionel plast. En ny løsning er cellulose, den strukturelle ingrediens i planter, som, ligesom plastik, er sammensat af store polymermolekyler. Når cellulose ekstraheres fra træ, det konkurrerer ikke med fødevareproduktion, som mange andre biomaterialer gør. Ud over, effektive produktionsmetoder er allerede blevet etableret i produktionen af ​​cellulose. Imidlertid, cellulose som sådan har manglet en vigtig egenskab ved emballeringsplast:termoplasticitet.

En metode udviklet af VTT muliggør fremstilling af Thermocell plastik, et termoplastisk stof, ud af cellulose og biobaserede fedtsyrer, som er velegnede til applikationer som sprøjtestøbning, belægning af papir og pap, og 3D-print. Det nuværende fokus for udviklingsarbejdet inden for fremstilling af film er ekstruderingsteknologi.

"Vi er flyttet fra laboratoriet til større maskiner og forbedrer samtidig filmens kvalitet. Vores mål er at vise, at Thermocell -film kan fremstilles i industriel skala ved hjælp af det samme udstyr, der bruges til traditionelle plastfilm, med funktioner, der opfylder fødevareindustriens behov. Af denne grund, Arla Foods, Paulig, og Wipak deltager også i forskningen, siger Jarmo Ropponen, forskningsteamlederen på VTT.

"Fokus i vores udvikling af emballage i de kommende år er på genanvendelighed. Udviklingen af ​​vedvarende, biobaserede materialer understøtter vores langsigtede mål. Udviklingen af ​​Thermocell kræver stadig arbejde for at sikre, at den kan bruges med maskiner, og at den har lang holdbarhed, blandt andre funktioner. Vi ønskede at støtte materialeudvikling, så kravene til vores produkter vil blive overvejet allerede i de tidlige stadier af udviklingen, " siger Kati Randell fra Paulig.

En tynd, holdbar, beskyttende, og sikker film er påkrævet

Fødevareemballage foretrækker film, der er så tynde og holdbare som muligt, men alligevel beskytte fødevarer sikkert. Thermocell har allerede vist sig at give god beskyttelse mod vanddamp, og ingen af ​​dets komponenter migrerer ind i maden. Termocellefilm kan også varmeforsegles ved hjælp af producentens standardudstyr.

En væsentlig præstation i udviklingen af ​​Thermocell er den mindre tykkelse af filmen. Med fremskridt inden for produktionsmaskiner, filmen er blevet mere jævn, og dens tykkelse er allerede nede på 100 mikrometer. Hvis materialet skal konkurrere mod tynde plastfilm, tykkelsen skal reduceres yderligere. Målet er også at orientere filmen og derved forbedre dens styrke og dens beskyttende kvaliteter.

Feedback fra partnervirksomheder har også givet os mulighed for at se andre funktioner, der er vigtige på markedet. Filmens friktionsegenskaber er et eksempel på dette, så den lettere kunne bruges på industrielle emballagelinjer, " siger Ropponen.

Genanvendeligheden af ​​Thermocell har vist sig at være næsten lig med den for de mest almindelige termoplast. Det kan smeltes og ekstruderes igen mindst fem gange uden nogen væsentlig forringelse af dets egenskaber. Genbrug kræver stadig, at det skal sorteres separat.

Termoplastisk biobaseret plast uden tilsætningsstoffer

Den første cellulosebaserede plast blev udviklet allerede før nogen overhovedet tænkte på at bruge olie som råvare. Celluloseacetater, som stadig er meget brugt, dateres tilbage til dengang, men deres termoplastiske egenskaber kræver store mængder tilsætningsstoffer. Termocelle, som er fremstillet af cellulose og fedtsyrer, viser termoplastisk adfærd uden overhovedet yderligere stoffer.

I metoden udviklet af VTT, cellulosepolymerer opdeles i kortere kæder før tilsætning af fedtsyrer, forbedring af cellulosens reaktivitet gør det resulterende materiale mere termoplastisk. På samme tid, det giver bedre beskyttelse mod vand og det kan lettere varmeforsegles.

"I vores seneste testkørsler har vi brugt små mængder traditionelle plastadditiver, fordi de gør det lettere at fremstille film, og forbedre dens funktioner, " siger Ropponen.

Når forskergruppen har afsluttet finjusteringen af ​​de traditionelle plastfilmapplikationer, der passer til pakkernes behov, fokus i udviklingsarbejdet kan flyttes til praktiske genbrugskoncepter. Målet er at tilpasse filmen til indsamlings- og genbrugssystemer, der bruges på de vigtigste markeder i verden.