Wie sich eine thermoformbare Monomaterial-Verpackung herstellen lässt
Die Nachfrage nach recycelbaren Verpackungen steigt weltweit. Im Fokus vieler Hersteller stehen hierbei Monomaterial-Verpackungen, also Verpackungen, die lediglich aus einem Grundrohstoff bestehen und sich deshalb besser wiederverwerten lassen. Doch Hersteller stehen einigen Fallstricken auf dem Weg zur Monomaterial-Verpackung gegenüber. Schließlich müssen Monomaterial-Verpackungen nicht nur Anforderungen erfüllen, die sich aus dem Recycling ergeben – sondern auch die technischen Vorgaben der Verpackungsindustrie einhalten.
So sollen mehrschichtige Barrierefolien, wie sie für Tiefziehfolien- und Vakuum-Skin-Verpackungen verwendet werden, beispielsweise gut zu formen und transparent sein. Mit Verpackungen aus Monostrukturen konnten Hersteller diese Anforderung bisher nicht optimal erfüllen: Im Vergleich zu mehrschichtigen Verpackungen mit verschiedenen Rohstoffen, waren die gut recyclebaren Alternativen bisher weniger transparent und konnten nur mäßig gut tiefgezogen werden.
Formbare Monomaterial-Verpackung: Produktbeispiel zeigt Machbarkeit
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Aber es gibt technische Lösungen, mit denen sich die Anforderungen an Recycelbarkeit und an die Eigenschaften der Verpackung verbinden lassen. So hat Reifenhäuser in Kooperation mit dem Rohstoffhersteller ExxonMobil und dem Verpackungsmaschinenhersteller Multivac eine Produktlösung für eine formbare Monomaterial-Verpackung entwickelt und deren Machbarkeit getestet. Das Ergebnis ist eine vollständig recyclebare und thermoformbare Verpackung mit 95 Gewichtsprozent Polyethylen (PE), deren Folieneigenschaften vergleichbar mit einer polyamidhaltigen (PA) tiefgezogenen Folie sind.
Die Verpackung besteht aus einer Unterfolie und einer Deckelfolie aus verschiedenen PE-Rohstoffen von ExxonMobil, die eine hohe Durchstoßfestigkeit und Formbarkeit bieten. Ergänzt werden diese durch einen EVOH-Rohstoff, der von ExxonMobil speziell für Thermoformung entwickelt wurde: Er kombiniert geringe Dicke mit hohen Barriereeigenschaften – beeinträchtigt aber nicht das Recycling der Folie, weil er nur einen geringen Anteil am Gesamtprodukt hat.
Wassergekühlte Folie für bessere Formbarkeit der Monomaterial-Verpackung
Hergestellt wurden die Folien auf einer 9-Schicht Blasfolienanlage von Reifenhäuser mit Schock-Wasserkühlung, genannt EVO Aqua Cool. „Unsere Technologie ist in der Lage, Kunststoffschmelzen extrem schnell abzukühlen“, sagt Abdelali Rouhi, Area Sales Manager bei Reifenhäuser Blown Film. Durch das rasante Abkühlen der Schmelze wird die Kristallisation gehemmt oder sogar unterbunden. Dadurch bleibt die Barrierefolie transparent und glänzend, erhält eine höhere Durchstoß- und Reißfestigkeit und hervorragende Formeigenschaften. „Durch Wasserkühlung entstehen Folieneigenschaften, die für Tiefziehfolien, Deckelfolien, Vakuum-Skinverpackungen und Vakuumbeutelverpackungen ideal sind“, betont Rouhi.
Die Verpackung wurde testweise auf einer MULTIVAC-Maschine nach branchenüblichen Prozessbedingungen produziert – schließlich muss sich der Monomaterial-Verbund in einem stabilen Prozess ohne Produktivitätseinbußen weiterverarbeiten lassen.
Ergebnis überzeugt im Vergleichstest
Die Eigenschaften der produzierten Folie und der Verpackungen wurden abschließend mit gängigen Verfahren getestet. Es zeigte sich, dass die Kombination von verschiedenen PE-Rohstoffen in Verbindung mit einer wassergekühlten Blasfolienanlage eine hervorragende Verpackungsintegrität bewirkt: Die PE-Monofolie weist eine vergleichbare Foliensteifigkeit und Durchstoßfestigkeit wie eine PA-haltige Tiefziehfolie auf und verfügt auch über entsprechende Barrierefunktionen und Optik.
„Der Machbarkeitstest belegt, dass die Kombination leistungsfähiger Rohstoffe mit unserer EVO Aqua Cool-Technologie die Herstellung einer Tiefziehverpackung auf PE-Basis mit 95 Gewichtsprozent ermöglicht – ohne Kompromisse bei den Eigenschaftender Verpackung, der Optik oder der Verarbeitbarkeit“, sagt Abdelali Rouhi. „Nichtsdestotrotz gibt es zahlreiche Aspekte, die Hersteller beim Wechsel von einem Material-Mix auf einen Monomaterial-Verbund bedenken sollten. Entscheidend sind die Anforderungen an die Folie.“
Verschiedene Extrusions-Technologien für Monomaterial-Verpackungsfolie
So können in manchen Anwendungsgebieten die benötigten Folieneigenschaften einer Monomaterial-Verpackungsfolie auch durch andere Technologien als Wasserkühlung erreicht werden. Beispielsweise erhalten Blasfolie und Gießfolie durch Verstreckung andere mechanische Eigenschaften, beispielsweise eine höhere Stabilität, wie sie für Standbodenbeutel benötigt wird. In anderen Fällen sind Beschichtungen die beste Lösung für Monomaterial-Verbunde.
