VTT與Arla食品、Paulig和Wipak合作，測試由纖維素和脂肪酸制成的Thermocell塑料薄膜在食品包裝生產(chǎn)中的應用。由可再生成分制成的Thermocell塑料材料將以與化石塑料相同的方式使用。由于開發(fā)工作的開展，該薄膜的許多功能已經(jīng)符合食品工業(yè)的要求，合作已經(jīng)推進到工業(yè)化生產(chǎn)的測試階段。

包裝材料的可再生來源和可回收性越來越受到消費者和包裝商的關注。人們正在為油基或化石基塑料尋找生物基選擇，這些塑料可以像傳統(tǒng)塑料一樣被加工、使用和回收。一種新興的解決方案是纖維素，它是植物的結(jié)構(gòu)成分，與塑料一樣，由大的聚合物分子組成。當纖維素從木材中提取時，它不會像許多其他生物材料那樣與糧食生產(chǎn)競爭。此外，在纖維素的生產(chǎn)方面，已經(jīng)建立了高效的生產(chǎn)方法。然而，纖維素作為包裝塑料一直缺乏一個重要的特征：熱塑性。

VTT開發(fā)的方法能夠利用纖維素和生物基脂肪酸生產(chǎn)Thermocell塑料，這是一種熱塑性物質(zhì)，適用于注塑、紙和紙板涂層以及3D打印等應用。目前薄膜制造的發(fā)展重點是擠出技術。

“我們已經(jīng)從實驗室轉(zhuǎn)移到更大的機器上，同時提高了薄膜的質(zhì)量。我們的目標是證明Thermocell薄膜可以在工業(yè)規(guī)模上使用與傳統(tǒng)塑料薄膜相同的設備生產(chǎn)，并具有滿足食品工業(yè)需要的特性。因此，Arla食品、Paulig和Wipak也參與了這項研究。”VTT的研究團隊負責人Jarmo Ropponen說。

“我們未來幾年包裝發(fā)展的重點是可回收性。發(fā)展可再生的生物基材料支持我們的長期目標。Thermocell的發(fā)展仍然需要努力，以確保它可以與機械配合使用，并具有較長的保質(zhì)期等特點，”Paulig的Kati Randell說，“我們希望支持材料開發(fā)，以便在開發(fā)的早期階段就能考慮到我們產(chǎn)品的要求。”

薄的、耐用的、保護性強的、安全的薄膜

食品包裝青睞于盡可能薄而耐用，但又能安全保護食品的薄膜。Thermocell已經(jīng)被證明可以很好地保護食品免受水蒸氣的影響，而且其成分都不會遷移到食品中。Thermocell薄膜還可以使用制造商的標準設備進行熱封。

Thermocell發(fā)展的一個重要成就是薄膜的厚度更小。隨著生產(chǎn)機械的進步，薄膜變得更加均勻，其厚度已降至100微米。如果這種材料要與塑料薄膜競爭，厚度就需要進一步減小。其目的還在于確定薄膜的發(fā)展方向，從而提高其強度和保護質(zhì)量。

“來自合作伙伴公司的反饋也讓我們看到了市場上需要的其他重要功能。這種薄膜的摩擦特性就是一個例子，這樣它就可以更容易被用于工業(yè)包裝線?！?span style="font-family:Calibri;">Ropponen說。

事實證明，Thermocell的可回收性幾乎等同于最常見的熱塑性塑料。它可以被熔化并再次擠出至少五次，而其特性不會明顯惡化。但回收時仍需將其單獨分類。

不含添加劑的熱塑性生物塑料

在有人想到使用石油作為原料之前，第一批纖維素基塑料就已經(jīng)被開發(fā)出來了?，F(xiàn)在仍在廣泛使用的醋酸纖維素可以追溯到那個時候，但其熱塑性能需要大量的添加劑。而以纖維素和脂肪酸為原料生產(chǎn)的Thermocell，完全不需要額外的物質(zhì)，就能表現(xiàn)出熱塑性能。

在VTT開發(fā)的方法中，纖維素聚合物在加入脂肪酸之前被分解成較短的鏈，提高了纖維素的反應性，使得到的材料更具熱塑性。同時，它能提供更好的防水保護，并且可以更容易地進行熱封。

“在最近的測試中，我們使用了少量的傳統(tǒng)塑料添加劑，因為它們使薄膜更容易被制造，并改善了其性能?！?span style="font-family:Calibri;">Ropponen說。

  一旦研究團隊完成了對傳統(tǒng)塑料薄膜應用的微調(diào)，以滿足包裝商的需求，開發(fā)工作的重點就可以轉(zhuǎn)移到實際的回收概念上。目的是使薄膜能適應世界主要市場上使用的收集和回收系統(tǒng)。