Powłoki barierowe w opakowaniach kartonowych

Jak wykazały badania, karton wyprodukowany w procesie recyklingu może zawierać nawet do tysiąca miligramów substancji pochodzących z oleju mineralnego na 1 kilogram produktu. Oleje mineralne zawierają związki węglowodorowe, które mogą przemieszczać się z kartonu do zapakowanych produktów spożywczych, a następnie gromadzić się w ciele człowieka, powodując m.in. stany zapalne wątroby i węzłów chłonnych.

Zagrożenie stanowią nie tylko opakowania wyprodukowane metodą recyklingu, ale również pudełka kartonowe uzyskane z włókien świeżego drewna, w przypadku gdy są przechowywane w papierze pochodzenia makulaturowego.

Zjawisko migracji może przy tym może zachodzić nawet bez kontaktu pomiędzy żywnością a kartonem. Niektóre pozostałości oleju mineralnego odparowują już w temperaturze pokojowej. Mieszanina gazów rozprasza się w opakowaniu i wytrąca się na zapakowanych w kartonie produktach spożywczych.

- Analizy laboratorium kantonalnego w Zurychu wykazały, że w temperaturze pokojowej około 30 proc. wszystkich substancji migrujących wnikało do żywności w ciągu dwóch miesięcy - mówi Heiko Diehl z firmy BASF.

Szczególnie zagrożone są takie produkty, jak mąka, ryż i mieszanki do pieczenia, ponieważ mogą one pochłaniać większe ilości substancji pochodzących z olejów mineralnych.

- Jeżeli zanieczyszczenia wnikną do żywności, w żaden sposób nie można ich już usunąć lub zneutralizować, nawet poprzez mycie albo gotowanie - twierdzi Diehl.

Firma BASF opracowała szereg różnorodnych rozwiązań w zakresie substancji zaporowych chroniących wewnętrzną powierzchnię opakowań kartonowych. Te wyjątkowo cienkie powłoki wykonane są z polimerów, czyli makromolekuł zbudowanych z wielu mniejszych cząsteczek. Powłoki zaporowe, których grubość wynosi 10-15 mikrometrów (dla porównania grubość włosa waha się w granicach 120 mikrometrów), zapewniają ochronę przed szkodliwymi substancjami przez okres do trzech lat. Dzięki temu produkty takie jak np. makaron - pozostające w opakowaniach średnio przez 15 do 24 miesięcy - zyskują dobrą ochronę przed szkodliwymi substancjami.

W ofercie BASF znajduje się kilka rozwiązań powłokowych. Więksi odbiorcy preferują zazwyczaj procesy wytłaczania, w których tworzywo sztuczne w stanie ciekłym aplikowane jest na rozłożony karton - dla tego procesu BASF proponuje tworzywo poliamidowe Ultramid. Tymczasem mniejsi producenci opakowań, wykorzystujący procesy drukarskie do nakładania powłok, mogą nadrukowywać warstwę ochronną kartonu, używając specjalnie opracowanych wodnych dyspersji akrylanowych; dyspersje te mogą być również wykorzystywane przez producentów papieru do lakierowania. BASF oferuje produkt Ecovio PS 1606 - mieszaninę kwasu mlekowego i poliestru, której główną zaletą jest zdolność do biodegradacji. Dzięki temu możliwa jest produkcja opakowań biodegradowalnych. Producenci opakowań mogą nakładać tego typu warstwę przy pomocy procesu wytłaczania.

- Najważniejszym wymogiem wobec powłoki barierowej jest to, aby okres zachowania odpowiedniej wytrzymałości (do kiedy bariera jest w stanie chronić żywność przed szkodliwymi dla zdrowia substancjami) był dłuższy niż okres przydatności do spożycia zapakowanego produktu - mówi Diehl. - Nasze powłoki można sobie wyobrazić jako gęstą siateczkę, przez którą mogą przenikać tylko niektóre cząsteczki.

Migrować mogą wyłącznie najmniejsze molekuły, takie jak np. para wodna. Większe cząsteczki, w tym pozostałości oleju mineralnego, nie są w stanie przeniknąć przez barierę. Ponadto na ograniczenie migracji wpływa biegunowy charakter barier.

Nie tylko zahamowanie migracji stanowi wyzwanie w projektowaniu rozwiązań powłokowych. Jednym z nich są odpowiednie parametry dotyczące elastyczności powłok - muszą być one na tyle elastyczne, aby nie dochodziło do złamań podczas składania kartonu, pozostawiając zaporę w stanie nienaruszonym.

Ponadto warstwa polimerowa powinna być łatwa do usunięcia z wewnętrznej powierzchni pudełka po spożyciu zawartości opakowania. Jest to istotne w czasie recyklingu opakowania - polimerowa folia nie może utrudniać ponownego wykorzystania materiału, dlatego też konieczna jest możliwość łatwego usunięcia powłoki.