Emballasjematerialer

Glass
Glass brukes i noen grad til emballering av noen matvarer. Fordelen med glass er blant annet at det gir god beskyttelse av produktet, er tett (har god barriere), avgir ikke lukt og smak, helsemessig sikkert og er resirkulerbart. Ulempene er at det har høy egenvekt, er knuselig og forutsetter store produksjonsserier.

Metall
Metallemballasje består i hovedsak av stål, aluminium og blikk, og brukes i hovedsak til hel/halvkonserver, øl/brus og noen tørre produkter. Fordelen med metallemballasje er bl.a. at det er miljøvennlig og resirkulerbart, gass- og lystett, temperaturbestandig, formbart og gir god mekanisk beskyttelse. Ulempene er at man er avhengig av tett lodding/falsing, materialet kan korrodere og at man ikke kan se innholdet.

Fiber
Fiberemballasje er en fellesbetegnelse av materialer som dannes fra cellulosefiber, blant annet papir, kartong, bølgepakk og massiv papp. Det finnes kombinasjoner av fiberemballasje med plastmateriale. I tillegg til styrken som fiberemballasjen har, vil den da også være mer motstandsdyktig mot fuktighet. En viktig fordel med fiberbasert emballasje er at den er laget av fornybar råvare og er gjenvinnebar.

Plast
Plastmaterialer er det som øker mest og utgjør hoveddelen av emballasje (plast emballerer 50 % av alle varene).

Fordel med plast emballasje er at den gir stor variasjon i muligheter og egenskaper, det er mulig å skreddersy egenskapene for ulike formål, har lav egenvekt og er relativ billige og lett å produsere og forme. Teknisk ulempe med plast er at den kan reagere med det emballerte produktet og gir ikke en absolutt barriere mot gass og damp (slik som f. eks glass gjør).

Hva er plast / polymere?
Plastemballasje består av polymere som er lange kjeder satt sammen av små, repeterende enheter; monomere. Type monomer og molekylstrukturen (om polymerkjedene er lineære, forgrenede, kryssbundet, om de er satt sammen av en type monomer (homopolymer) eller flere typer monomere (kopolymer) og hvordan sidegruppene/forgreningene er ordnet) er avgjørende for mange av polymerens egenskaper.

Rene polymere er ikke egnet som emballasjematerialer. Additiver tilsettes for å lette fremstillingen av polymerene og/eller for å forbedre/endre egenskaper (som f. eks antioksidanter, UV-stabilisatorer, pigmenter, antidugg-midler etc.)

Valg av plastmateriale
Det er produktets krav til beskyttelse og ønsket kvalitet/holdbarhet som avgjør materialvalget. Parametere man må ta hensyn til er helsemessig sikkerhet, migrasjon, smaks- og luktnøytral, barriere mot oksygen, CO₂, vanndamp, aroma og lys temperatur under fylling, lagring, distribusjon, maskintilpasning (kjørbarhet og sveiseegenskaper), gjenbruk/gjenvinning og pris.

I noen tilfeller der det ikke stilles store krav til barriereegenskaper som f. eks O₂-barriere, kan det være tilstrekkelig med enkelt polymere (ett-lagsmaterialer).
Dette kan være materialer som polyethylen (PE), polypropylen (PP) og polystyren (PS). (Generelt kan man si at materialer med O₂-gjennomgang (oxygen transmission rate, OTR)) 10-100 (ml O2/m2 døgn, 1 atm) anses som god barriere, OTR 1-10 som meget god barriere og <1 som særdeles god barriere). Hva man her velger bestemmes ut fra krav til barriere, formbarhet av materialet /bearbeidingsmetode og pris.

Ofte kombineres polymere med ulike egenskaper slik at man får et materiale som har barriere mot fuktighet og O₂, sveiseegenskaper og er formbare.
De ulike polymerene kan lamineres sammen ved at man bruker lim, eller man kan koekstrudere materialene sammen og benytte såkalt tie-layer (er en type polymer og ikke definert som lim) som bindesjikt.

Laminater - sammensatte materialer
Noen materialer har meget god barriere mot fuktighet, som PE og PP, men dårlig barriere mot O₂. Andre materialer som PA, EVOH, PVdC, PET og PA har god O2- barriere, men flere av disse kan være følsomme for fuktighet.

Ofte har man derfor et midt sjikt som innehar god O₂-barriere som beskyttes på en/begge sider av et materiale som har god fuktbarriere.

En stor andel av materialer som benyttes i næringsmiddelindustrien består av polyamid (PA) og PE. PA har middels god O₂-barriere, men er følsom for fuktighet, mens PE har god fuktbarriere og gode sveiseegenskaper. Dersom man ønsker et materiale med meget gode barriere egenskaper benyttes ofte EVOH i tillegg til PA eller andre materialer Ønsker man emballasje til varmfylling eller at emballasjen generelt skal tåle høy temperatur benyttes ofte PP istedenfor PE.

Biomaterialer
Biobaserte materialer, biomaterialer, bioplast, biopolymere. Dette er alle betegnelser som brukes om denne type materialer.
Dette er materialer som har sin opprinnelse fra naturen, er fornybare og som ikke er dannet fra fossile råvarer. Man snakker også om biodegraderbarhet - hvilket går på funksjonaliteten, "avfallshåndteringen" av materialet og sier ikke noe om råvarekilden. Mange biomaterialer er biodegraderbare men det er ikke automatisk et likhetstegn mellom disse. (Noen materialer basert på fossile råvarer kan også være biodegraderbare).

Biomasse
Biomaterialer er basert på jord- og skogbruksprodukter og fra marine kilder. Biopolymere til emballasjeformål kan dannes på flere måter

• Ved direkte ekstraksjon fra biomasse. Dette er fra lipider, proteiner og polysakkarider, hvor sistnevnte er den største gruppen og består av stivelse, for eksempel fra potet, mais, hvete, ris, cellulose, kjernemel, pektin og kitin/kitosan
• Kjemiske prosesser, som for eksempel hydrolyse av biobaserte råmaterialer, der man danner bio-monomere som blir byggesteiner i biopolymere som polyestere og polylaktat.
• Polymere produsert av organismer, som for eksempel bakteriell celloluse og PHA (Polyhydroksyalkanoater)

Noen typer av biomaterialer
Tre typer bioploymere dominerer markedet (utgjør ca 90% av biopolymer-markedet)
Dette er stivelsesbaserte materialer, cellulose og PLA (Poly lactic acid)

• Stivelsesbaserte materialer utgjør hoveddelen av bioplast markedet. Disse konkurransedyktig i forhold til petrokjemiske materialer både når det gjelder mekaniske egenskaper og økonomisk. Ulempen med dem er at de er fuktighetsømfintlige, sprø og er sårbare mot degradering. Forbedring av egenskapene kan gjøres ved å tilsette additiver og blande med biodegraderbar kopolyester
• Cellulose er den biopolymeren det er mest av i naturen. Produkter her, som for eksempel cellofan har gode mekaniske egenskaper og oksygenbarriere - i tørr tilstand, men er fuktighetsømfintlig og er ikke termoplastisk sveisbar.
• PLA er transparent, og likner konvensjonell petrokjemiske masse-plaster som PE, PP og PET i karakteristikken (fysiske og kjemiske egenskaper). Den har men det kan også bli prosessert enkelt på standard utstyr som allerede eksisterer for produksjon av konvensjonelle plaster (filmblåsing, termoforming sprøytestøping)

Andre interessante materialer er PHA (polyhydroksyalkanoater) som er en gruppe alifatiske polyestere. PHA framstilles ved mikrobiell fermentering av sukker eller lipider, og den mest vanlige er Poly-3-hydroksybutyrat (PHB). Denne polymerer er en polyester som i sin karakteristikk er lik petrokjemisk-produserte PP, men er noe stivere og sprøere.