Termoformede fiberprodukter for funksjonell og bærekraftig emballering av ferske matvarer

Plastic has been a cheap, simple and preferable materials solution for many types of fresh food packages. The excellent water barrier of plastics is advantageous for packaging of juice or moisture releasing food products such as fruit, fish or meat. Simultaneously does the water repellency of plastics inhibit natural biological degradation for decades or even hundreds of years. A general reduction of plastic waste and improved collection and recycling systems will contribute to reduce the plastic waste problem. Biodegradable packaging solutions made of sustainable and natural raw materials are thus very attractive alternatives to plastics. Wood and wood fiber-based products such as paper and board have material properties which fullfill sustainability and biodegradability demands. Their large diversity has resulted in a wide range of packaging applications. However, their affinity to water and water vapor can make them mechanically unstable. In worst case this may lead to the collapse of the entire package and damage of the packed product. Fiber-based products are therefore rarely used without extra barriers (plastic coatings) in packaging of fresh food. New fibre-based packaging solutions intended to replace plastics in packaging of fresh food must be designed and manufactured with the necessary barrier properties towards e.g. moisture, water and oxygen. Our highly ambitious and challenging TEFFI project aimes at developing such wood-fiber-based materials and packaging products by means of thermoforming technology. Wood fibres will be subjected to high temperature and high pressure in this process, which will make them formable. During cooling, the compressed wood fibre structure will stiffen and become more moisture- and water repellant. To find optimal combinations of process parameters, fibre raw materials and final treatments is our goal in the TEFFI project, to eventually manufacture prototypes of fiber-based packaging trays for fresh food. In the reporting period, scientific and patent literature on potential barrier solutions for fiber-based air- and thermoformed substates have been studied and summarized in a report. A promising methodology has been chosen and is being adapted for relevant substrates as basis for further hydrophobization. Demands on barrier- strength and processing properties have been mapped for relevant applications. A method has been developed for reproducible lab-scale production of air-laid fibre substrates and has been applied for a range of relevant raw materials. Simple dry-molding tools have been designed, tested and/or upgraded to be applicable in lab-scale manufacture of both planar and three-dimensional thermoformed materials, and competence was built within tooling. A laboratory press for thermoforming was acquired and experiments designed and started to study effects of tooling, substrates and process variables in order to find optimal combinations.

-

Visjonen i prosjektet TEFFI er å utvikle nye fossil plast-frie emballasjeløsninger basert på trefiber for frukt, kjøtt og fisk med barriere mot oksygen og vann som kan møte samfunnets og forbrukernes økende etterspørsel etter alternativer til plast. Plastavfall er en av dagens største samfunnsutfordringer og plast på avveie utgjør nå en stor miljøtrussel. Samtidig ser vi heldigvis en økende bevissthet om problemene plastavfall skaper. I tillegg har restriksjoner begynt å komme på bruk av plast, som EUs nye direktiv for begrensning av engangsplast. Metoden som skal brukes for å oppnå målet er termoforming av ligninholdige trefiber. Emballasjen skal tåle direkte kontakt med matvarene over mange dager uten at emballasjen forringes. Det vil være svært utfordrende å utvikle en trefiberbasert forpakning som tilfredsstiller de høye kravene til emballering av fersk mat både når det gjelder funksjon, matvaresikkerhet og resirkulering. Det vil være spesielt krevende å oppnå tilstrekkelig vannbestandighet på produktene, samt opprettholdelse av mekanisk styrke når emballasjen utsettes for matvarer med høyt vanninnhold over tid. Vår tilnærming til å løse denne utfordringen er å utvikle en optimal kombinasjon av materialvalg og prosessløsning. Selv om det i den siste tiden har vært gjort store fremskritt når det gjelder kvaliteten på termoformede trefiberprodukter, er det fremdeles ingen slike produkter på markedet for annet enn hurtigmat som skal konsumeres i løpet av minutter /timer. En viktig årsak til dette er at vann- / fuktbarrieren ikke er god nok. I TEFFI-prosjektet tar vi sikte på å utvikle tre ulike demonstratorer; konsumentforpakning for henholdvis frukt / grønt, kjøtt og fisk. Disse produktene vil ha ulike krav til vann- og oksygenbarriere. Det er dermed ønskelig å kunne kontrollere fukt- og oksygenbarriere slik at den kan tilpasses det enkelte produkt. Dette er en stor forskningsmessig utfordring som TEFFI-prosjektet ønsker å løse.