纤维素基食品包装材料进入工业化生产测试阶段

作者:老哥稳论坛 发布时间:2021-02-05 06:51

  VTT与Arla食品、Paulig和Wipak合作,测试由纤维素和脂肪酸制成的Thermocell塑料薄膜在食品包装生产中的应用。由可再生成分制成的Thermocell塑料材料将以与化石塑料相同的方式使用。由于开发工作的开展,该薄膜的许多功能已经符合食品工业的要求,合作已经推进到工业化生产的测试阶段。

  包装材料的可再生来源和可回收性越来越受到消费者和包装商的关注。人们正在为油基或化石基塑料寻找生物基选择,这些塑料可以像传统塑料一样被加工、使用和回收。一种新兴的解决方案是纤维素,它是植物的结构成分,与塑料一样,由大的聚合物分子组成。当纤维素从木材中提取时,它不会像许多其他生物材料那样与粮食生产竞争。此外,在纤维素的生产方面,已经建立了高效的生产方法。然而,纤维素作为包装塑料一直缺乏一个重要的特征:热塑性。

  VTT开发的方法能够利用纤维素和生物基脂肪酸生产Thermocell塑料,这是一种热塑性物质,适用于注塑、纸和纸板涂层以及3D打印等应用。目前薄膜制造的发展重点是挤出技术。

  “我们已经从实验室转移到更大的机器上,同时提高了薄膜的质量。我们的目标是证明Thermocell薄膜可以在工业规模上使用与传统塑料薄膜相同的设备生产,并具有满足食品工业需要的特性。因此,Arla食品、Paulig和Wipak也参与了这项研究。”VTT的研究团队负责人Jarmo Ropponen说。

  “我们未来几年包装发展的重点是可回收性。发展可再生的生物基材料支持我们的长期目标。Thermocell的发展仍然需要努力,以确保它可以与机械配合使用,并具有较长的保质期等特点,”Paulig的Kati Randell说,“我们希望支持材料开发,以便在开发的早期阶段就能考虑到我们产品的要求。”

  食品包装青睐于尽可能薄而耐用,但又能安全保护食品的薄膜。Thermocell已经被证明可以很好地保护食品免受水蒸气的影响,而且其成分都不会迁移到食品中。Thermocell薄膜还可以使用制造商的标准设备进行热封。

  Thermocell发展的一个重要成就是薄膜的厚度更小。随着生产机械的进步,薄膜变得更加均匀,其厚度已降至100微米。如果这种材料要与塑料薄膜竞争,厚度就需要进一步减小。其目的还在于确定薄膜的发展方向,从而提高其强度和保护质量。

  “来自合作伙伴公司的反馈也让我们看到了市场上需要的其他重要功能。这种薄膜的摩擦特性就是一个例子,这样它就可以更容易被用于工业包装线。”Ropponen说。

  事实证明,Thermocell的可回收性几乎等同于最常见的热塑性塑料。它可以被熔化并再次挤出至少五次,而其特性不会明显恶化。但回收时仍需将其单独分类。

  在有人想到使用石油作为原料之前,第一批纤维素基塑料就已经被开发出来了。现在仍在广泛使用的醋酸纤维素可以追溯到那个时候,但其热塑性能需要大量的添加剂。而以纤维素和脂肪酸为原料生产的Thermocell,完全不需要额外的物质,就能表现出热塑性能。

  在VTT开发的方法中,纤维素聚合物在加入脂肪酸之前被分解成较短的链,提高了纤维素的反应性,使得到的材料更具热塑性。同时,它能提供更好的防水保护,并且可以更容易地进行热封。

  “在最近的测试中,我们使用了少量的传统塑料添加剂,因为它们使薄膜更容易被制造,并改善了其性能。”Ropponen说。

  一旦研究团队完成了对传统塑料薄膜应用的微调,以满足包装商的需求,开发工作的重点就可以转移到实际的回收概念上。目的是使薄膜能适应世界主要市场上使用的收集和回收系统。

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