Pakkauspinnoitteisiin uusi materiaali puunkuoresta

Yksi keskeinen käyttökohde on elintarvikepakkaukset, joissa pinnoitteen tehtävänä on estää kosteuden kulkeutuminen pakkausmateriaalin läpi ja suojata tuotetta.

”Materiaalia voidaan hyödyntää erityisesti kuitupohjaisissa pakkausmateriaaleissa, kuten paperissa tai kartongissa, kosteuden suojana sekä muissa tuotteissa, joissa tarvitaan kestäviä ja toiminnallisia pintoja,” sanoo professori Henrikki Liimatainen Kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksiköstä, Oulun yliopistosta.

“Suberiinipohjaisia pinnoitteita voidaan käyttää vesihöyryä estävänä kerroksena elintarvikepakkauksissa. Nykyiset pinnoitemateriaalit ovat tyypillisesti fossiilipohjaisia ja voivat aiheuttaa haasteita kierrätykselle. Suberiinipohjaiset pinnoitteet voivat tarjota vaihtoehdon saavuttaen samalla vastaavan suorituskyvyn,” täydentää VTT:n vanhempi tutkija Rajesh Koppolu.

Kohti kestävämpiä materiaaleja

Pinnoitteen kehittäminen on edennyt vaihe vaiheelta kohti käytännön sovelluksia. Lähtökohtana oli koivun kuori, josta suberiini uutettiin semi-pilottimittakaavassa. Uutettu suberiini saatiin kosteana materiaalina, joka kuivattiin ja käsiteltiin edelleen hienoksi jauheeksi. Tämä mahdollisti sen sekoittamisen tasaiseksi pinnoiteseokseksi.

Tästä jauheesta valmistettiin vesipohjainen pinnoite, jossa suberiinihiukkaset jakautuvat tasaisesti nesteeseen. Seokseen lisättiin myös komponentteja, jotka auttavat pinnoitetta levittymään tasaisesti ja saavuttamaan halutut toiminnalliset ominaisuudet. Reseptiikka perustuu noin puolentoista vuoden mittaiseen tutkimus- ja kehitystyöhön. Työ toimii demonstraationa menetelmän toimivuudesta semi-pilottimittakaavassa.

Pinnoitetta valmistettiin ja testattiin semi-pilottimittakaavan laitteistolla, joka vastaa teollista tuotantoa pienemmässä mittakaavassa. Tämä mahdollisti materiaalin toiminnan tarkastelun olosuhteissa, jotka ova samankaltaisia kuin todellinen tuotanto.

Pinnoite levitettiin kahdelle erilaiselle kuitupohjaiselle paperisubstraatille (UPM ja Metsä Board), ja kokeita tehtiin useissa ajokerroissa. Yhdessä ajossa syntyi satoja metrejä materiaalia, ja kokonaisuudessaan pinnoitettua materiaalia valmistettiin noin 1200–1500 metriä.

Koeajot osoittivat, että pinnoite on prosessoitavissa vastaavalla tavalla kuin tavanomaiset pinnoitteet ja että sen valmistus onnistuu myös laboratoriota suuremmassa mittakaavassa. Pinnoitettuja materiaaleja analysoidaan parhaillaan, jotta niiden ominaisuuksia ja suorituskykyä eri sovelluksissa voidaan ymmärtää paremmin.

Suberiinia saadaan esimerkiksi koivun ulkokuoresta, jota on perinteisesti hyödynnetty energian tuotannossa. Uusien sovellusten myötä siitä voi muodostua arvokkaampi sivuvirta metsäteollisuudelle.

“Tämä kehitysaskel on tärkeä, koska se tuo biopohjaiset materiaalit lähemmäs käytännön sovelluksia. Samalla se tukee siirtymää pois fossiilipohjaisista materiaaleista ja mahdollistaa metsäteollisuuden sivuvirtojen tehokkaamman hyödyntämisen,” Koppolu lisää.

Lisätietoja hankkeesta:

COCOBIN on Business Finlandin osarahoittama ja Oulun yliopiston koordinoima kaksivuotinen tutkimus- ja innovaatiohanke, jossa on mukana 15 tutkimus- ja yrityspartneria. Hankkeen kokonaisbudjetti on noin 8,7 miljoonaa euroa.

Hankkeessa kehitetään biopohjaisia pinnoitteita, sideaineita ja liimoja esimerkiksi kuitupohjaisiin pakkauksiin, tekstiileihin ja hiontamateriaaleihin. Tavoitteena on vähentää fossiilipohjaisten materiaalien käyttöä, pienentää tuotteiden hiilijalanjälkeä sekä parantaa kierrätettävyyttä kehittämällä uusiutuviin luonnon raaka-aineisiin perustuvia materiaaleja.

COCOBINissa yhdistetään ja testataan erilaisia biopohjaisia raaka-aineita sekä arvioidaan kehitettyjen materiaalien ominaisuuksia, suorituskykyä, turvallisuusnäkökohtia ja soveltuvuutta teolliseen käyttöön.