24.3.2010 VTT kehitti täysin kierrätettävän pakkauspinnoitteen elintarvikepakkauksia varten

Thursday, 01 April 2010 14:40

ALD-ohutpinnoitus vähentää merkittävästi alumiinin tarvetta pakkauksissa

VTT on kehittänyt ympäristöystävällisen pakkauspinnoitteen, joka tarjoaa erityisesti elintarvike- ja lääketeollisuudelle uuden tavan valmistaa täysin kierrätettäviä, ohuita, kevyitä ja tiiviitä pakkausmateriaaleja.

Atomikerroskasvatus- eli ALD-reaktorilla toteutettu pakkauspinnoite estää erittäin hyvin kaasujen läpäisyn ja siksi se soveltuu hyvin elintarvike- tai lääkepakkauksiin. Suomessa 70-luvulla kehitettyä ALD-tekniikkaa on tähän asti hyödynnetty pääasiassa mikroelektroniikan työkaluna.

ALD-tekniikan avulla on mahdollista valmistaa perinteisiä barrier-materiaaleja ohuempia, kevyempiä ja tiiviimpiä pakkausmateriaaleja. Barrier-materiaaleilla on kyky estää molekyylien kulkeutuminen pakkauksen lävitse, mikä on tärkeää suojattaessa tuotteita kosteudelta, kuivumiselta tai hapettumiselta.

Barrier-ominaisuus saadaan aikaan ilman kierrätystä vaikeuttavaa alumiinikalvoa, joka on perinteinen barrier-materiaali.

Pakkausteknologialle tämä antaa mahdollisuuden valmistaa täysin kierrätettäviä ja nykyistä vähemmän raaka-aineita vaativia pakkauksia. Alumiinin määrää voidaan vähentää jopa 500–1000-kertaisesti nykyisiin lääkkeiden läpipainopakkauksiin verrattuna. Alumiinin käyttö heikentää pakkauksen kierrätettävyyttä ja sen valmistus kuluttaa paljon energiaa.

ALD-pinnoitteet ovat tasaisia, yhtenäisiä, reiättömiä ja seuraavat päällystettävän materiaalin pinnanmuotoja tarkasti. Pinnoitteen paksuutta voidaan säätää jopa atomikerroksen tarkkuudella. Kalvopinnan ohuuden (noin 25 nanometriä) takia suojakerros on taipuisa ja joustava. Tekniikan avulla toteutetut ohuet biopohjaiset pakkausmateriaalit vastaavat kaasujen läpäisynesto-ominaisuuksiltaan nykyisiä kuivaelintarvikepakkauksia sekä lääketeollisuuden käyttämiä läpipainopakkaus- eli blister-pakkauksia.

Pakkausmateriaaliin voidaan ALD-pinnoitteiden avulla yhdistää useita erilaisia ominaisuuksia, jotka estävät esimerkiksi veden, hapen, kosteuden, rasvojen ja aromien läpäisyn, pinnan likaantumisen ja bakteerien kasvun.

Säästöjä syntyy niin raaka-aine- kuin kuljetuskustannuksissa, kun pakkausmateriaalin määrää voidaan vähentää. Esimerkiksi suklaapakkauksesta voidaan jättää alumiinipinnoitettu suojapaperi pois, jos pakkauksen pahvikuori käsitellään ALD-pinnoitusmenetelmällä.

Muilla ohutpinnoitemenetelmillä saadaan myös aikaan ohuita pinnoitteita, mutta niiden kaasujen läpäisyn estokyky on heikompi, materiaali on jäykempää ja murtuu helposti. Hyvän kaasujen läpäisyn estokyvyn aikaansaamiseksi kilpailevilla menetelmillä joudutaan tekemään paksumpia kalvoja.

ALD-tekniikalla voidaan parantaa biopolymeerien kosteudensietoa ja suorituskykyä, jolloin niillä voidaan vähentää öljypohjaisten muovien tarvetta.

Suomessa 70-luvulla kehitetty ALD-reaktori (Atomic Layer Deposition) on laite ohutkalvojen kemialliseen muodostamiseen. Laitteella voi kasvattaa kalvon atomikerroksen tarkkuudella. Alumiinioksidipinnoitteen lähtöaineina toimivat yleensä trimetyylialumiini ja vesi. Menetelmää on käytetty tähän asti teknologiatuotteiden, esimerkiksi puolijohteiden, valmistuksessa.

Katso video VTT:n kehittämästä ALD-pinnoitemenetelmästä

Yhteistiedot:

Professori Ali Harlin, This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
Puh. 020 722 6386

Tutkija Terhi Hirvikorpi, This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
Puh. 020 722 7555