Jednou z hlavních funkcí obalu je ochrana produktu. Jde v podstatě o bariéru mezi vnějším prostředím a obsahem uvnitř. A právě bariérové vlastnosti plastů patří mezi přednosti tohoto materiálu, využívané zejména v potravinářství. Toto odvětví vyžaduje, že se vyvíjí i speciální vrstvy, které takové vlastnosti posilují a napomáhají tak delší trvanlivost i bez konzervačních látek. Bariérové technologie ale hrají důležitou roli také v udržitelnosti obalů.
Bariérové vlastnosti plastů
Mezi výhodné vlastnosti plastů patří mimo jiné to, že jsou odolné vůči vodě, korozi a chemickým vlivům. Nepřijdou si na ně ani bakterie, plísně nebo houby. Využívají se proto hojně v potravinářství – kde obalují nápoje nebo tekuté jídlo (mlékárenské produkty, hotová jídla apod.), ale z jejich vlastností se těží i u pevného obsahu.
Ilustrativním a často zmiňovaným příkladem je salátová okurka, která v plastovém obalu ztratí 1,5 % vody za 14 dní, bez obalu 3,5 % vody za 3 dny.
Přečtěte si: Bez obalu neznamená bez odpadu aneb jak plastové obaly snižují plýtvání potravinami
Kromě toho, že plasty nepropouští vodu, jejich bariérové vlastnosti také slouží:
- K eliminaci migrace kyslíku – výrobek může poškodit nejen kyslík pronikající z venku, ale také ten, který se do obalu dostal při balení. Aby k tomu nedocházelo, jsou výrobky často baleny v dusíkové atmosféře.
- Proti ztrátě aroma.
- K ochraně před světlem – např. u vaniček na máslo, které je rozkládáno vlivem UV paprsků, jsou do světlého obalu vstřikovány vrstvy tmavého materiálu.
Zapojení dalších technologií k posílení takových vlastností se odvíjí od parametrů různých druhů polymerů. Z těch nejběžnějších pro obaly je to:
- Polyethylen, který se v obalech vyskytuje jako vysokohustotní (HDPE – např. mikroten, lahve, varné sáčky) nebo nízkohustotní (LDPE – např. igelitové tašky, přepravky na jídlo) je dobře rezistentní vůči vlhku, snadněji ale propouští vzduch. Když je tomu potřeba zabránit, často se kombinuje s jinými materiály. Má také všeobecně velmi dobrou chemickou odolnost (odolává kyselinám, louhům, alkoholům apod.). Naopak má nízkou odolnost proti UV záření.
- Polypropylen je na tom podobně jako PE – propouští CO2. Oba materiály jsou ale svařitelné. Polypropylen pak snáší i nízké teploty např. při zmrazování. Vyrábí se z něj různé kelímky nebo vaničky.
- PET má naopak propustnost vlhka i kyslíku pouze “střední”. Dobře však uchovává aroma. Jeho předností je průhlednost. Nejčastěji se tento materiál spojuje s nápojovými lahvemi, jeho použití je obvyklé ale i u víček, kelímků apod.
EVOH
Tam, kde je potřeba snížit propustnost plynů, kombinují se polymery právě podle bariérových vlastností. Příkladem může být EVOH neboli ethylen-vinyl alkohol kopolymer.
EVOH je odolný vůči plynům, jako je kyslík, dusík a oxid uhličitý. Toho se využívá u balení potravin, léků, kosmetiky a jiných produktů podléhajících rychlé zkáze. Když je však EVOH vystaven vlhkosti, tyto plynové bariérové vlastnosti ztrácí. Proto se nejčastěji používá ve vícevrstvé struktuře s materiály jako PP a PET, které mají zase lepší bariéru proti vlhkosti.
Bariérové technologie
EVOH při výrobě využívá třeba jeden z největších výrobců obalů Greiner Packaging. V průběhu vstřikování plastů jej zabuduje mezi dvě vrstvy polypropylenu. Výhodou jsou tenké stěny obalu s konstantní vrstvou bariéry, takový obal přitom umožňuje sterilizaci, pasterizaci a plnění za tepla. Tzv. multibariérová technologie (MBT) nemění ani možnosti následného dekorování obalu.
Pro zlepšení barierových vlastností u hotových pokrmů, kávových kapslí, paštik, sýrů nebo obalů čerstvého masa se EVOH zakomponuje do sedmivrstvé folie, ze které se následně tyto výrobky tvarují ve vysokých objemech.
V celosvětovém měřítku je pak Greiner lídrem ve využití tzv. innert barier technologie (IBT) u plastových kelímků. Pomocí plazmového nástřiku je na jejich vnější nebo vnitřní stranu nanášena vrstva z oxidu křemičitého (SiOX). Ta je „chemicky inertní“, tedy reaguje jen velmi málo, a působí jako bariéra vůči plynům, ale také jako blokátor chemické migrace. Nanesení takové vrstvy přitom nemá žádný vliv na hmotnost nebo transparentnost obalu.
Aby se zabránilo pronikání kyslíku, lze použít také aktivní bariéru (ABT) u obalů z polyethylentereftalátu. „Jejím principem je, že se do PET granulí přimíchají aditiva, jimiž je kyslík absorbován, a tak obsah nemůže poškodit,“ přiblížila Bettina Schrenk, která o bariérových technologiích Greiner mluvila na Innovation Days 2021.
propustnosti kyslíku (svislá osa) a propustnosti vodních par (vodorovná osa)
Zdroj: Innovation Days 2021
Bariérové obaly jsou udržitelné
Zapojení bariérových technologií je vhodné zejména u obsahu, který vyžaduje vysokou ochranu před vnějšími, ale i vnitřními vlivy. Jídlo je typickým příkladem. Zajištění jeho nezávadnosti a prodloužení trvanlivosti přispívá ke snižování plýtvání potravinami. To je přitom jedním z největších emitentů CO2 významně přispívající ke klimatické změně.
Přečtěte si: Snížení uhlíkové stopy potravin jde ruku v ruce se snížením plýtvání. Jak tomu napomáhají obaly?
Udržitelnost přitom podporují tyto moderní technologie i tím, že se materiál s bariérovou vrstvou řadí mezi monomateriály. Plastový obal je tak plně recyklovatelný.
A do třetice umožňují ve výrobě plastových obalů pro potravinářství, používat recyklát. „Pro zakomponování recyklátů do potravinářských obalů se zaměřujeme na používání funkčních bariér. Jedná se o technologii umožňující vrstvu dotýkající se potraviny udělat ze speciálně vyvíjeného bariérového materiálu, který má i při minimální tloušťce nepropustné vlastnosti a zároveň neznehodnocuje použitý plast při recyklaci,” vysvětluje vedoucí výzkumu a technologie slušovické firmy Greiner Radek Holubář.
Přečtěte si: Hledáme cesty, jak vyrábět obaly potravin z recyklátu
Když papír dohání plast
To, že mají bariérové vlastnosti plastů své opodstatnění, dokládá i jejich používání v kombinaci s jinými než plastovými materiály. Např. papírové obaly se nejčastěji ošetřují formou extruze polymerů nebo polymerové disperze. „Obě metody způsobí, že je obal voděodolný, ale polymer se zároveň naváže na papírový korpus obalu,” vysvětluje Martin Fojtík z autorizované společnosti EKO-KOM a dodává, že takto upravené obaly jsou těžce recyklovatelné.
„Při rozvláknění dochází k uvolnění plastových částí, které se nedají z papíroviny odstranit. Tyto plastové části se navíjejí na vrtule rozvlákňovačů a ucpávají filtrační síta, a tak se značně komplikuje provoz papírny. Bohužel ani výtěžnost papírového vlákna z těchto obalů není velká. Běžné papírny proto tříděný sběrový papír s obaly s plastovým coatingem odmítají,” upozorňuje.
Účinná bariéra tvořená výhradně plastovými vrstvami je proto udržitelnější. Dokládají to i data, která zohledňují reálnou recyklovatelnost jednotlivých obalů. Při posuzování jejich celkového životního cyklu mají v případě obalů mléčných výrobků nejnižší environmentální dopady monomateriálové plastové kelímky nebo ty kombinující papír a plast ve spotřebitelem snadno oddělitelné variantě.
Přečtěte si: Obaly mléčných výrobků šetrné k přírodě? Bez plastu se neobejdete, ukázala studie
