Overzicht
Sappi is een internationale leverancier van vezelgebaseerde producten, waaronder flexibele papieren verpakkingen met geïntegreerde heatseal-eigenschappen en barrières tegen zuurstof, waterdamp, vet, aroma en minerale olie.
Sappi zag in dat lasercoderen een aantrekkelijke optie was voor internationale voedselmerken voor het aanbrengen van codes van hoge kwaliteit op barrièrepapier verpakkingen. Het bedrijf werkte samen met Domino Printing Sciences (Domino) om de ideale codeeroplossing te vinden.
Domino's D-Serie lasercodeersystemen codeerden op zes verschillende producten van Sappi. Dit leverde in alle gevallen heldere, scherpe resultaten op zonder aantasting van de barrière-eigenschappen.
Enkele feiten
- Sappi is een markleider in barrièrepapier voor flexibele verpakkingen.
- Het bedrijf begon in 2013 innovatieve verpakkingsoplossingen te ontwikkelen en heeft meer dan honderd projecten voltooid voor toepassingen zoals thee, chocolade, ontbijtgranen en tabak.
- Het barrièrepapier van Sappi is volledig recyclebaar en voldoet aan de binnenkort geldende voorschriften voor recyclebare verpakkingen, inclusief het doel van de EU dat alle verpakkingen in 2030 recyclebaar of herbruikbaar moeten zijn.
- De papieren producten van Sappi worden vervaardigd van houtpulp afkomstig uit verantwoord beheerde FSC- en PEFC-gecertificeerde plantages op minder dan 100 km afstand van de productiefabrieken.
Context van het project
Sappi heeft een assortiment barrièrepapier ontwikkeld als vervanging voor conventionele, niet-recyclebare plastic verpakkingsmaterialen. Het productassortiment omvat barrièrecoatings op waterbasis die beschermen tegen vocht, zuurstof, aroma, vet en minerale olie.
"Onze verpakkingsmaterialen zijn ontwikkeld voor verschillende klantvereisten," zegt Mike Zywietz, Product Application Engineer bij Sappi. "Wanneer we een nieuwe, innovatieve verpakkingsoplossing voor onze klanten ontwikkelen, onderzoeken we eerst de productvereisten en het huidige verpakkingsmateriaal. Vervolgens selecteren we een of twee soorten barrièrepapier uit onze portfolio om verder te testen."
"Het herhalen van prestaties is slechts een klein aspect van wat we doen. We willen er ook voor zorgen dat onze materialen geschikt zijn voor de bestaande productielijnen van de klant. Momenteel verwerken die meerlaagse materialen," aldus Zywietz. "In de meeste gevallen kunnen merkeigenaren de overstap niet alleen. Daarom willen we merkeigenaren een oplossing voor de hele waardeketen bieden. Goede samenwerking is essentieel om de juiste oplossing te vinden. Sappi werkt met toonaangevende productiebedrijven om de beste expertise uit hun vakgebied te benutten."
Voor het nieuwe assortiment barrièrepapier werkte Sappi samen met Domino om vast te stellen of lasercoderen een geschikte optie was voor de geproduceerde verpakkingsmaterialen.
Codeervereisten voor barrièrepapier
Het barrièrepapier van Sappi biedt alternatieven voor plastic composieten in verschillende toepassingen. Gangbare toepassingen zijn:
- blokbodemzakken voor droge ingrediënten zoals suiker en pasta;
- flow-wrap verpakkingen voor snacks, chocolade en zoetwaren; en
- kleine zakjes en deksels voor verse en bewerkte voedingsmiddelen.
De precieze codeervereisten worden bepaald door de specifieke toepassing van de klant. Alle voedselverpakkingslijnen zijn echter verplicht om houdbaarheidsdatums en standaard batch- en productcodes te printen. Daarnaast zijn veel voedsel- en drankenproducenten op zoek naar geavanceerdere codeeroplossingen, onder meer voor 2D-codes om gegevensuitwisseling en traceerbaarheid efficiënter te maken.
"We zien een toename in het aantal merken dat 2D-codes op hun eindverpakkingen wil aanbrengen. Vaak om de traceerbaarheid van producten te faciliteren, maar ook om in te spelen op de vraag van consumenten naar meer informatie over de herkomst van verpakte producten," legt Zywietz uit.
"Het is niet mogelijk om deze informatie in het originele verpakkingsontwerp op te nemen. Traceerbaarheidscodes maken de toevoeging van nieuwe informatie noodzakelijk voor elke batch of elk individueel product," zegt Zywietz. "Met een laser kunnen onze klanten de 2D-code helemaal aan het einde van het proces aanbrengen. De geprinte afbeelding en het verpakkingsontwerp hoeven niet aangepast te worden en een nieuwe code kan in milliseconden naast de verplichte codes worden toegevoegd zonder extra kosten."
Hoe heeft Domino de geschikte oplossing gevonden?
CO2-lasers zijn de meest geschikte laser voor papieren verpakkingen. De eerste stap was daarom om vast te stellen welk type CO2-laser het meest effectief is. Om de ideale golflengte voor de laser te bepalen, voerden de specialisten van Domino een FT-IR spectroscopische analyse uit op zes verschillende soorten barrièrepapier van Sappi om de responsgraad te meten.
"Spectroscopische analyse wordt gebruikt om te bepalen welke golflengte het beste werkt voor de ondergrond," zo vertelt Dr. Stefan Stadler, teamleider bij de Domino Laser Academy. "Met deze analyse identificeerden we onze D-Serie blue tube CO2-laser als een mogelijke oplossing voor het barrièrepapier van Sappi."
De bovenstaande grafiek toont de respons van de ondergrond op de blue, black en red tube CO2-lasers van Domino. De blue tube laser vertoont een iets gunstigere absorptiegraad. Uit andere testen kwam de D320i blue tube laser als de optimale oplossing.
Bij het testen van de codeerkwaliteit produceerde de D320i scherpe, heldere codes op het barrièrepapier, zowel voor eenvoudige informatie zoals houdbaarheidsdatums en batchcodes als voor complexere ontwerpen zoals graphics en scanbare 2D-codes.
Hoe heeft Domino ervoor gezorgd dat de laser de integriteit van het papier niet beschadigt?
Na het coderen creëerden de laserspecialisten van Domino microscopische 3D-afbeeldingen van Sappi's papiermonsters om te onderzoeken hoe de code was gevormd.
"Met 3D-beelden kunnen we de graveerdiepte van de laser meten, zodat we zeker weten dat de ondergrond niet beschadigd of geperforeerd is," zegt Stadler. "Deze proefmonsters laten zien dat de CO2-laser het bovenste laagje van de print heeft verwijderd om een onuitwisbare code te maken zonder te diep in het materiaaloppervlak te graveren."
"Onze analyse toonde aan dat de totale graveerdiepte van de laser minimaal was, slechts ~ 6 µm," vertelt Stadler. "In onze ervaring heeft zo'n minimale graveerdiepte weinig tot geen effect op de barrière-eigenschappen van een ondergrond."
De gecodeerde materialen werden teruggestuurd voor verdere barrièretests door Alexander Schröder, Product Application Engineer bij Sappi's R&D center. Dit om vast te stellen of de lasercodering de barrière-eigenschappen van het papier had aangetast.
Om de zuurstof- en waterdampbarrières te controleren, voerde Sappi analyses uit om de doorlatendheid voor waterdamp en zuurstof te testen voor de betreffende producten. Het papier werd tussen twee kamers geplaatst, met stikstofgas in de ene kamer en lucht of waterdamp in de andere. Om de hoeveelheid zuurstof- en waterdeeltjes in de stikstofkamers te meten, werden infraroodsensors gebruikt om na verloop van tijd de doorlaatbaarheid te berekenen. Een vergelijkbare methode werd gebruikt om de doorlatendheid voor n-hexaandamp te controleren om de barrière-eigenschappen voor vet en minerale olie te onderzoeken.
Sappi stelde vast of de lasercodering een effect had gehad op de barrière-eigenschappen van de ondergrond. De resultaten staan in de grafiek hieronder. De doorlaatbaarheidstests bevestigden dat het D-Serie CO2-lasercodeersysteem van Domino geen noemenswaardig effect heeft op de barrière-eigenschappen van het papier.
De resultaten in de grafiek zijn genormaliseerde waarden met een afwijking van 10%, wat als binnen het normale bereik wordt aangemerkt. Voor bijvoorbeeld zeer lage doorlatendheidsmetingen voor zuurstof (<3 cc(m².d) [kubieke centimeter per meter in het kwadraat per dag]) is de 10% afwijking slechts 0,3cc(m².d), wat binnen het normale meetbereik valt.
"We waren onder de indruk van de resultaten van de barrièretests," zegt Zywietz. "In combinatie met de kwaliteit en helderheid van de codes zorgt dit ervoor dat Domino's D-Serie een goede keuze is voor de klanten van Sappi."
Domino maakt het verschil
Na succesvolle tests van Sappi's barrièrepapier, legde een delegatie van Sappi een bezoek af aan de Domino Laser Academy om het testen van de proefmonsters door de ogen van de klant te zien.
"Dit was een zeer positieve ervaring voor ons," zegt Zywietz. "We zagen uit eerste hand hoe het codeerproces voor ons barrièrepapier werkt. We kregen een demonstratie van alle test- en meetapparatuur die voor alle routinetests van proefmonsters wordt gebruikt. De laboratoria zijn zeer goed uitgerust."
"Het bezoek biedt het voordeel dat eindgebruikers uitgenodigd worden het testproces voor proefmonsters bij te wonen om de juiste oplossing te helpen vinden. "We bevelen een bezoek aan de Domino Laser Academy sterk aan voor al onze klanten in de voedselverpakkingssector die naar een codeeroplossing op zoek zijn."
Blik op de toekomst
De markt voor duurzame productverpakkingen groeit. De ontwikkelingen op het gebied van alternatieven voor moeilijk recyclebaar flexibel plastic, zoals het barrièrepapier van Sappi, zullen naar verwachting nog meerdere jaren doorgaan.
"De markt voor flexibele verpakkingen is enorm. Veel oplossingen zijn niet of heel moeilijk te recyclen, en er moet veel werk worden verzet om duurzame alternatieven te bieden," vertelt Ingo Kaiser, Marketing Communications Specialist bij Sappi.
"Bij Sappi investeren we in een nieuwe coatingmachine op onze productiefabriek in Alfeld. We hebben daar meer flexibiliteit, ruimte en capaciteit om nieuwe duurzame alternatieven voor bestaande flexibele verpakkingen te ontwikkelen," vervolgt Kaiser. "We blijven met andere leveranciers samenwerken om de overstap naar barrièrepapier zo eenvoudig mogelijk te maken voor fabrikanten."
"Deze recente samenwerking met Domino was een zeer positieve ervaring. We hopen in de toekomst aan nog veel meer succesvolle projecten samen te werken," concludeert hij.
Het project met Sappi is wederom een uitmuntend voorbeeld van Domino's inspanningen om fabrikanten bij hun duurzaamheidsmissie te ondersteunen. Als leverancier van codeer- en markeeroplossingen is Domino altijd op zoek naar innovatieve verpakkingsleveranciers om oplossingen voor nieuwe, duurzame verpakkingssoorten te identificeren.
Bent u een verpakkingsleverancier en op zoek naar een codeer- en markeeroplossing voor een nieuwe verpakkingssoort? Of een fabrikant die nieuwe opties voor duurzame verpakkingen wil onderzoeken? Domino staat klaar om u te helpen.
Wilt u meer weten of een bezoek regelen aan een van onze geavanceerde testfaciliteiten? Neem dan contact met ons op.