VTT test in samenwerking met Arla Foods Thermocell kunststoffolie gemaakt van cellulose en vetzuren bij de productie van voedselverpakkingen, Paulig, en Wipak. Thermocell kunststof, die is gemaakt van hernieuwbare componenten, moet op dezelfde manier worden gebruikt als plastic op basis van fossiele brandstoffen. Dankzij het ontwikkelingswerk veel kenmerken van de film voldoen al aan de eisen van de voedingsindustrie, en samenwerking is gevorderd tot het testen van industriële productie.

Hernieuwbare oorsprong en recycleerbaarheid van verpakkingsmaterialen zijn van toenemend belang voor zowel consumenten als verpakkers. Er wordt gezocht naar biobased opties voor op olie gebaseerde, of fossiele kunststoffen, waaraan gewerkt zou kunnen worden, gebruikt, en gerecycled als traditionele kunststoffen. Een opkomende oplossing is cellulose, het structurele ingrediënt in planten dat, net als plastic, bestaat uit grote polymeermoleculen. Wanneer cellulose uit hout wordt gewonnen, het concurreert niet met de voedselproductie, zoals veel andere biomaterialen doen. In aanvulling, Bij de productie van cellulose zijn reeds efficiënte productiemethoden vastgesteld. Echter, cellulose als zodanig mist één belangrijk kenmerk van verpakkingsplastic:thermoplasticiteit.

Een door VTT ontwikkelde methode maakt de productie van Thermocell-kunststof mogelijk, een thermoplastische stof, uit cellulose en biobased vetzuren, die geschikt zijn voor toepassingen zoals spuitgieten, coating van papier en karton, en 3D-printen. De huidige focus van ontwikkelingswerk bij de productie van films ligt op extrusietechnologie.

"We zijn van het laboratorium overgestapt op grotere machines en hebben tegelijkertijd de kwaliteit van de folie verbeterd. Ons doel is om te laten zien dat Thermocell-folie op industriële schaal kan worden geproduceerd met dezelfde apparatuur die wordt gebruikt voor traditionele plastic folies. met functies die voldoen aan de behoeften van de voedingsindustrie. Om deze reden, Arla-voedsel, Paulig, en Wipak doen ook mee aan het onderzoek, " zegt Jarmo Ropponen, de onderzoeksteamleider bij VTT.

"De focus bij onze ontwikkeling van verpakkingen voor de komende jaren ligt op recycleerbaarheid. De ontwikkeling van hernieuwbare, biobased materialen ondersteunen onze langetermijndoelen. De ontwikkeling van Thermocell vereist nog werk om ervoor te zorgen dat het kan worden gebruikt met machines, en dat het lang houdbaar is, onder andere kenmerken. We wilden de materiaalontwikkeling ondersteunen, zodat al in de vroege ontwikkelingsfasen rekening wordt gehouden met de vereisten van onze producten, " zegt Kati Randell van Paulig.

een dunne, duurzaam, beschermend, en veilige film is vereist

Voedselverpakkingen geven de voorkeur aan films die zo dun en duurzaam mogelijk zijn, maar bescherm voedsel toch veilig. Van Thermocell is al aangetoond dat het een goede bescherming biedt tegen waterdamp, en geen van de componenten migreert naar het voedsel. Thermocell-folie kan ook worden gesealed met behulp van de standaardapparatuur van de fabrikant.

Een belangrijke prestatie bij de ontwikkeling van Thermocell is de kleinere dikte van de folie. Met vooruitgang in productiemachines, de film is gelijkmatiger geworden, en de dikte is al gedaald tot 100 micrometer. Als het materiaal moet concurreren met dunne plastic films, de dikte moet verder worden verminderd. Het doel is ook om de film te oriënteren en daardoor zijn sterkte en zijn beschermende eigenschappen te verbeteren.

Feedback van partnerbedrijven heeft ons ook in staat gesteld om andere functies te zien die belangrijk zijn op de markt. De wrijvingseigenschappen van de folie zijn daar een voorbeeld van, zodat het gemakkelijker kan worden gebruikt op industriële verpakkingslijnen, ’ zegt Ropponen.

De recyclebaarheid van Thermocell is nagenoeg gelijk aan die van de meest voorkomende thermoplasten. Het kan minstens vijf keer worden omgesmolten en opnieuw geëxtrudeerd zonder noemenswaardige verslechtering van de eigenschappen. Recycling vereist nog steeds dat het gescheiden moet worden gesorteerd.

Thermoplastisch biobased plastic zonder toevoegingen

De eerste op cellulose gebaseerde kunststoffen werden al ontwikkeld voordat iemand er zelfs maar aan dacht om olie als grondstof te gebruiken. Cellulose-acetaten, die nog steeds veel worden gebruikt, dateren uit die tijd, maar hun thermoplastische eigenschappen vereisen grote hoeveelheden additieven. Thermocel, die wordt geproduceerd uit cellulose en vetzuren, vertoont thermoplastisch gedrag zonder enige toegevoegde stoffen.

In de door VTT ontwikkelde methode cellulosepolymeren worden gesplitst in kortere ketens voordat vetzuren worden toegevoegd, verbetering van de reactiviteit van de cellulose, waardoor het resulterende materiaal meer thermoplastisch wordt. Tegelijkertijd, het geeft een betere bescherming tegen water en het kan gemakkelijker door hitte worden verzegeld.

"Tijdens onze meest recente testruns hebben we kleine hoeveelheden traditionele kunststofadditieven gebruikt, omdat ze het gemakkelijker maken om folie te maken. en de functies ervan verbeteren, ’ zegt Ropponen.

Zodra de onderzoeksgroep de finetuning van de traditionele plastic folietoepassingen heeft voltooid om aan de behoeften van verpakkers te voldoen, de focus van ontwikkelingswerk kan worden verlegd naar praktische recyclingconcepten. Het doel is om de folie aan te passen aan inzamel- en recyclingsystemen die op de belangrijkste markten in de wereld worden gebruikt.