Mono PE-folie mét barrière

Een consortium bestaande uit Bobst, Borealis Borouge, Hosokawa, Erema en GEA werkt momenteel aan een nieuwe mono PE-folie met hoge barrière-eigenschappen. ‘Deze folie zal eind 2019 getest en productierijp zijn’, vertelt Eric Pavone, development director Web-fed bij Bobst.

Het hoofdkantoor van machineproducent Bobst ligt net boven Lausanne. Vanuit daar is het slechts een half uurtje rijden naar het hoofdkantoor van Nestlé in Vevey. Deze voedingsmiddelenproducent heeft zich tot doel gesteld om in 2025 alleen nog volledig recyclebaar of herbruikbaar verpakkingsmateriaal in te zetten. Nestlé maakt deze duurzame stap ook vanwege de recente EU-regels omtrent kunststof verpakkingen. Die dwingen producenten te zoeken naar alternatieve verpakkingsmaterialen die volledig recyclebaar zijn. Samengestelde folies, de zogenoemde multilayer-laminaten, zijn lastig te recyclen vanwege de verschillende toegepaste materialen. Diverse partijen zijn daarom opzoek naar monofolies met voldoende barrière-eigenschappen.

Slap
Het maken van een mono PE-barrièrefolie is complex, want polyethyleen heeft van zichzelf geen hoge barrière voor zuurstof en het materiaal is slap en laat zich daardoor lastig verwerken op verpakkingsmachines. Door de folie te stretchen in één, of liever in twee richtingen, krijgt het materiaal stijfheid en daarmee een betere verwerkbaarheid op de machines. Een uiterst dunne AlOx-coating zorgt vervolgens voor de benodigde barrière-eigenschappen.
‘De vereiste bewerkingen zijn technische hoogstandjes’, zegt Pavone. ‘Het draait om innovaties die veel investeringen en skills vergen en die je als bedrijf niet alleen kunt doen. Internationale bedrijven uit de hele waardeketen werken hieraan mee. Het zakje is gemaakt op een GEA vorm-, vul- en sluitmachine en de folie is geproduceerd, gecoat en gelamineerd door Bobst en geblazen door Hosokawa Alpine. Borealis leverde de grondstof, een Borstar Bimodal PE.

Mono direction
Het project startte twee jaar geleden, met als doel een mono-PE te ontwikkelen die dezelfde barrière-eigenschappen heeft als een gemetalliseerd PET-film. Dat wil zeggen; een zuurstofbarrière (OTR) van 1 cm³/(m²d) en een waterdampbarrière (WVTR) van 1 g/(m²d). 
De eerste stap die het consortium heeft gemaakt, is de ontwikkeling van een mono direction orientation film (MDO). Deze in één richting gestretchte folie bestaat uit 25 mu MDO PE, een dun laagje aluminiumoxide (8 nm AlOx) en een topcoating (< 1 mu), die vervolgens wordt bedrukt en tot slot gelamineerd met een 60 mu PE seallaag.

Machines
Een Bobst K5 Expert coatingmachine brengt de genoemde AlOx-laag aan op de MDO PE. Deze aluminiumlaag is zo dun dat hij geen sporen achterlaat in het recyclaat, aldus Pavone. Vervolgens brengt de Bobst CL 850D coating & lamineermachine een topcoating aan om de AlOx te fixeren en beschermen. De film heeft hierna een OTR van 1,6 cm³/(m²d) en een WVTR van 4,9 g/(m²d).
De Bobs RS 6003C HS diepdrukpers bedrukt de film, waarna deze wederom wordt gelamineerd op een Bobst CL 850D lamineermachine met een 60 mu PE-folie. Daarmee krijgt het laminaat uiteindelijk een OTR van 0,9 cm³/(m²d) en een WVTR van 2,8 g/(m²d). Dit komt in de buurt van de gemetalliseerde PET-film, maar is nog niet genoeg voor veel verpakkingsfolies in de voedingsmiddelenindustrie. Het consortium werkt daarom momenteel aan een tweede PE-laminaat met hogere barrière-eigenschappen. Dit is tweezijdig gestretched (Biaxially Oriented PE) en moet eind volgend jaar productierijp zijn.

Tweede leven
‘Ik ben recyclebaar naar een waardevol tweede leven’, staat er op een proefzakje dat Eric Pavone doorgeeft aan een groep verpakkingsspecialisten uit Nederland, die op bezoek zijn bij Bobst in Zwitserland. De andere zijde van het zakje vermeldt: ‘een volledige PE-folie’. Met andere woorden, deze verpakking is gemaakt van mono polyethyleen en bevat geen andere kunststoffen die het recyclingproces kunnen verstoren.
‘De folie is volledig te recyclen tot weer een nieuw zakje’, zegt Pavone. ‘Hoe vaak?, dat weten we nog niet.’ En of het nieuwe zakje dat recycled content bevat ook food approved zal zijn, hangt af van de controle in de supply chain, zegt de R&D-directeur. ‘Maar we moeten ergens starten. Onderweg zullen we vele uitdagingen tegenkomen. Doel is om de monofolie in 2019 productierijp te hebben. Dat is een behoorlijke uitdaging. Je krijgt te maken met hittegevoeligheid, uitrekbaarheid en verwerkbaarheid op de machines en lage treksterkte. Barrièrefolies van mono-PP en mono-PET zijn al op de markt. Mono-PE nog niet. Overigens, als het allemaal lukt, is dat zeker niet de oplossing voor alles. Er bestaat niet zoiets als één techniek die de planeet gaat redden.’

www.bobst.com

 

Foto bijschrift
Het mono PE-zakje bestaat uit in één richting gestretchte folie van 25 mu MDO PE, een dun laagje aluminiumoxide en een topcoating, die vervolgens wordt bedrukt en tot slot gelamineerd met een 60 mu PE seallaag.