Voedselveilige verpakkingen op basis van papier

PARTNER BIJDRAGE - Hoewel voedselveilige en tegelijk duurzame flexibele verpakkingsoplossingen voorheen niet tot de sterke punten van digitaal drukken behoorden, heeft de tonertechnologie van Xeikon TITON vooruitgang gebracht in dit toepassingsgebied.

• Leestijd ca. 5 minuten
• Door Dieter Finna van pack•consult (*)

Met droge toner bedrukt 'barrier paper' (**) biedt flexibele verpakkingsoplossingen die nieuwe mogelijkheden bieden. Precies op het juiste moment, want de druk op de industrie om dergelijke oplossingen in digitaal aan te bieden neemt toe.

Uitdagingen

De verpakkingsindustrie staat voor de enorme uitdaging om haar verpakkingsoplossingen te herontwerpen voor een circulaire economie. Uit een door Systemiq in april 2022 gepubliceerde inventarisatie blijkt dat in 2020 slechts ongeveer 19% van het verpakkingsvolume in Europa mechanisch werd gerecycled. Eén van de redenen voor dit lage recyclingpercentage is het grote aantal gebruikte composietmaterialen, bestaande uit meerlaagse laminaten van aluminium en kunststof. Deze composietfolies kunnen slechts met veel moeite in bruikbare fracties worden gescheiden en worden daarom meestal thermisch gerecycled. Dit is één van de redenen waarom de meest gebruikelijke methode voor het verwijderen van kunststof verpakkingsmaterialen in Europa energieterugwinning (verbranding) is. Op de tweede plaats komt storten en pas op de derde plaats materiaalrecycling. Deze laatste wordt ongetwijfeld door alle betrokkenen gepropageerd als de meest zinvolle oplossing, waarbij de koolstofkringloop op gang wordt gehouden en de momenteel beschikbare koolstof verder wordt gebruikt zonder nieuwe fossiele koolstof toe te voegen of om te zetten in CO₂.

Om deze situatie te veranderen en recycling gemakkelijker te maken, is een herbezinning op de ontwikkeling van verpakkingen nodig. Een benadering voor een circulaire oplossing is het gebruik van monofilmlaminaten of monofilm van georiënteerd polyethyleen (MDO-PE)(***), waarop, afhankelijk van het ontwerp, een barrièrewit en een zuurstofbarrièrevernis worden aangebracht in omgekeerde of frontale druk. Met deze structuur kunnen opmerkelijke waarden voor zuurstoftransmissie (OTR) worden bereikt voor zuurstofdichtheid, wat al een breed scala van eisen dekt voor diverse vette levensmiddelen.

Maar ook verpakkingsoplossingen op basis van vezelmaterialen zijn in opmars bij flexibele verpakkingen en krijgen nieuwe taken, en niet alleen vanwege hun hoge recyclingpercentage of omdat ze van hernieuwbare grondstoffen zijn gemaakt. Het huidige assortiment heat-sealable barrièrepapier wordt voortdurend uitgebreid door alle bekende fabrikanten van speciaal papier, zowel voor food- als non-foodtoepassingen. Het dekt nu tal van eisen op het gebied van productbescherming in termen van waterdamp-, zuurstof- en vetbarrières en perforatieweerstand. In combinatie met dergelijk barrièrepapier wint digitaal printen op basis van droge toner aan belang.

Verpakkingsdruk met Xeikon TITON droge tonertechnologie

Dat digitaal drukken met droge tonerdrukpersen ook voor flexibele verpakkingen kan worden gebruikt, is te danken aan de verdere ontwikkeling van de droge tonertechnologie. Xeikon bracht die onder de naam "TITON" op de markt. Vergeleken met conventionele droge tonersoorten heeft barrièrepapier dat ermee wordt bedrukt de nodige sealweerstand wanneer de bedrukte verpakking in de vulmachines wordt gesloten.

De op deze manier bereikte sealweerstand maakt het gebruik van droge toner in flexibele verpakkingen mogelijk. En dit is waar dit tonerproces een algemene kracht kan laten zien ten opzichte van andere digitale inktsystemen - zijn voedselveiligheidseigenschappen en zijn niet-smeltende en beeldkwaliteit op papier. Terwijl vloeibare toner, inkjet op waterbasis of UV-inkjet aanzienlijke beperkingen hebben in hun compatibiliteit met dit soort toepassingen, is er ook een zeer laag risico van voedselmigratie door de specifieke samenstelling van TITON-toners op basis van de zeer hoge molecuulgewichten van de gebruikte ingrediënten.

Samenstelling Xeikon Titon

De Xeikon Titon toner bestaat uit cross-linkable polymeren, pigmenten, charge control agents en andere additieven. In tegenstelling tot conventionele droge toners kunnen de TITON-tonermoleculen door middel van een extra LED-uithardingsstap worden vernet, waardoor zeer hoge molecuulgewichten ontstaan. Als gevolg van de uithardingsstap wordt de TITON-toner bestand tegen mechanische en thermische spanningen, waardoor de toner de nodige eigenschappen krijgt voor gebruik in flexibele verpakkingen.

Na het beeldvormingsproces in de drukpers wordt het poederbeeld overgebracht op het substraat en worden de deeltjes gefixeerd op het substraat bij een temperatuur van ongeveer 110° C. De tonerdeeltjes smelten en coaguleren tot een homogene film met een dikte tot 4 µm per tonerlaag. Daarnaast is de Xeikon CX500t digitale drukpers uitgerust met een LED curing unit. De LED-straling zet het verknopingsproces van de tonerpolymeren in gang. Uiteindelijk worden alle TITON-tonerpolymeren vernet tot een matrix met unieke eigenschappen. Aangezien het moleculaire gewicht van de tonerlaag en de matrixstructuur waarin de componenten zijn ingebed bepalend zijn voor het migratiegedrag, zijn de componenten in de polyesterlaag praktisch immobiel. Daarom is het migratierisico van de droge toner uiterst gering. Dit is uniek in digitaal verpakkingsdrukwerk, vooral omdat de vaste laag volledig geurloos is en ook vóór het drukken volledig vast en veilig te hanteren.

Extra functies van TITON toner

De uitgeharde, gecrosslinkte polymeren in de tonerlaag maken deze niet alleen hittebestendig bij het sealen van een verpakking. Ze geven hem ook zijn mechanische eigenschappen wat betreft kras- en slijtvastheid en chemische weerstand. Bovendien heeft deze droge toner een hoge lichtechtheid door de keuze van de pigmenten. Bij het bekijken van de bedrukte verpakking valt de fluweelachtige glans van de vaste stoffen op die het gevolg is van het gesloten toneroppervlak, waardoor geen decoratieve overcoating nodig is.

Toepassing in flexibele verpakkingen

Met het toenemende gebruik van barrièrepapier in flexibele verpakkingen nemen ook de toepassingsmogelijkheden van digitaal bedrukte verpakkingen met droge toner toe. De pastafabrikant Bschüssig in Frauenfeld was de eerste fabrikant in Zwitserland die zijn 33 verschillende pastaverpakkingen omschakelde naar barrièrepapier. Voor hun onlangs toegevoegde groene verpakkingslijn gaven zij de voorkeur aan digitaal drukken omdat dit ideaal was voor de eerste productie bij de lancering. De verpakking werd gedrukt met TITON-toner op kraftpapier, zonder overdrukvernis. Het feit dat de verpakking in dit ontwerp niet in een vochtige omgeving kan worden opgeslagen, is voor de klanten van Bschüssig geen probleem. Daar staat tegenover dat zij de verpakking na gebruik via de normale papierafvalstroom kunnen afvoeren.

In de groene verpakkingslijn van de Zwitserse fabrikant Bschüssig worden de noedels verpakt in barrièrepapier dat is bedrukt met TITON Toner Technology. (Bron: pack.consult) (zie kopbeeld)

Verpakkingsdrukker ACM in Italië

Voor verpakkingsdrukker ACM in Cremosano, Italië, is de reden om verpakkingen digitaal te bedrukken de runlengte. Het bedrijf richt zich op de productie van zakjes in kleine oplagen. ACM is een van de eersten die daarvoor een Xeikon CX500t-pers gebruikt. De belangrijkste verkoopargumenten van het bedrijf voor de met droge toner bedrukte papieren zakjes zijn dat ze voedselveilig en duurzaam zijn.

Beide zijn criteria die meer dan ooit vereist zijn voor flexibele verpakkingen. Verpakkingsoplossingen die aan deze criteria voldoen, voldoen aan de eisen van vandaag. De digitale druk met TITON-toner is de voedselveilige technologie door de afwezigheid van vloeibare, laagmoleculaire (mobiele) stoffen. En het barrièrepapier van hernieuwbare grondstoffen staat voor de duurzaamheid van de verpakkingsoplossing. In deze combinatie is er een breed potentieel voor hun verdere ontwikkeling in flexibele verpakkingen.

---

(*) Dieter Finna van pack•consult is afgestudeerd als druktechnicus aan de Bergische Universität Wuppertal. Hij is technisch auteur en heeft een brede expertise in de druk- en verpakkingsindustrie. Hij richtte pack.consult op in 2016 als strategisch adviesplatform voor productlanceringen in verpakkingsdrukwerk. Hij schreef dit artikel voor Xeikon.
(**) zie uitleg bij Sappi
(***) Hoge barrière MDO-PE film betekent de MDO-PE film met hoge barrièrebehandeling. De barrièrefunctie zal producten tegen zuurstof en vochtigheid beschermen en de kwaliteit langdurig behouden.