Biologisch abbaubare Hochbarriere Multilayer Folien für Lebensmittelverpackungen aus nachwachsenden Rohstoffen

In den vergangenen Jahren haben Nachhaltigkeit und Kohlenstoff-Footprint auch im Bereich der Lebensmittelverpackungen zunehmend an Bedeutung gewonnen, sowohl für Verpackungsmittelhersteller als auch Lebensmitteleigenmarken. Angetrieben wird diese Entwicklung durch wachsendes Umweltbewußtsein und Nachfrage für entsprechende Verpackungen durch den Endverbraucher.
Es gibt verschiedene erneuerbare und biologisch abbaubare Materilien welche sich für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen eignen. Aber keines dieser Materialien kann alle Anforderungen an die Verpackungen erfüllen, meist ist die Sauerstoffbarriere die Schwachstelle. Multilayer Folien kombinieren die besten Eigenschaften jeder Einzelkomponente in einer Folie und werden seit Jahren im Verpackungssektor eingesetzt.
Jetzt ist es möglich, alle entsprechenden Anforderungen auch mit erneuerbaren, biologisch abbaubaren und sogar kompostierbaren Materialien umzusetzen.
Kuraray hat eine erneuerbare und kompostierbare Hochbarriere-Siegelschicht entwickelt, welche die Möglichkeit eröffnet, vollständig erneuerbare und biologisch abbaubare Verpackungen (Beutel, Pouches etc.) mit hoher Gasbarriere für die Verpackung von z.B. Kaffee, trockenen Lebensmitteln oder Tiernahrung herzustellen.
Der Vortrag beschreibt verschiedene geeignete Materialkombinationen, streift Aspekte der Lebenszyklus-Analyse (LCA), Zertifizierungsverfahren für kompostierbare Multilayer-Folien sowie Möglichkeiten des Recycling.

Moderne Folienverbunde weisen zunehmend komplexere Strukturen auf. Die Anzahl der Schichten steigt kontinuierlich, die Einzelschichten werden nach wie vor dünner und immer spezifischere Additive und Haftvermittler werden eingesetzt.
Hierfür erforderliche Extrusionslinien müssen in der Regel in die vorhandene Infrastruktur des Extrudeurs integriert werden.
Häufig werden auch bei neuen Anlagen nicht alle Verbesserungspotentiale optimal genutzt. Schnittstellenproblematiken liegen sowohl in der vorgelagerten Materialversorgung und Dosierung. Die Integration der Anlage in die IT-Strukturen und der Abgleich der Produktionstechnik mit den internen Prozessen der Betreiber stellen weitere Herausforderungen dar.
Moderne Technologien können hier den Einsatz des jeweiligen Materials durchgängig und rückverfolgbar sicherstellen und gleichzeitig den Betrieb der Anlage, insbesondere beim Produktwechsel anwenderfreundlich und schnell ermöglichen.

Die schonende Behandlung der Schmelze ist wesentlich für einen optimalen Polymerherstellungs- oder Verarbeitungsprozess. Sowohl in niedrig- als auch hochviskosen Anwendungen tragen unsere Pumpen maßgeblich zur Produktivität, Effizienz und Betriebssicherheit bei.
Zahnradpumpen optimieren den Extrusionsprozess zusätzlich da sie den Produktstrom präzise fördern und effizient den Werkzeugdruck aufbringen, um den Extruder vom Druckaufbau zu entlasten. Die Schmelze wird äußerst gleichmäßig durch das Formwerkzeug gefördert, was eine konstant hohe Qualität des Endprodukts (z. B. Platten, Profile, Rohre, Schaumstoffe, Blasfolie oder Schläuche) garantiert.
Den gestiegenen Qualitäts- und Sicherheitsansprüchen kann während der Verarbeitung durch leistungsstarke Großflächenfilter oder Siebwechsler Rechenschaft getragen werden. Alle gängigen Verfahren werden hier vorgestellt.
Vor und Nachteile in einzelnen Anwendungen sowie technische Neuerungen und deren Nutzen werden anhand von Anwendungsbeispielen besprochen.

Gegenüber den Vorjahren hat sich das ökologische Bewusstsein der Verbraucher erhöht. Sie denken sorgfältiger nach bevor sie sich entscheiden, ein bestimmtes Produkt zu kaufen. Inhaltsstoffe, Nachhaltigkeit, Abfallvermeidung und -trennung werden immer öfter in Betracht gezogen.
Die Natur besitzt den einzigen Kreislauf, der in sich geschlossen ist. Dieser ist an Effizienz nicht zu übertreffen. Zwar zeichnen sich unsere industriell gefertigten Produkte durch eine hohe Komplexität und Know How aus, jedoch ist ihre Wiederverwertung bisher beschränkt. Recycling ist bis zu einem gewissen Grad möglich. Letztendlich steht am Ende des Produktzyklus die thermische Verwertung.
Nachwachsende Rohstoffe haben unter diesen Aspekten verschiedenste Vorteile. Sind diese rein biobasiert (also nicht bioabbaubar), so sind sie voll in bestehende Recyclingsystem integrierbar und verbrennen letztendlich nur die Menge CO2, die die Pflanzen im Laufes ihres Wachstums gebunden haben. Biologisch abbaubare Lösungen bieten hingegen alternative Entsorgungswege an. Somit leisten Biokunststoffe einen entscheidenden Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.
Biobasierte Kunststoffe, wie z.B. Bio-PE oder Bio-PET lassen sich recht einfach in bestehende Verpackungslösungen integrieren. Als Drop-in Lösung können sie erdölbasierte Produkte 1:1 ersetzen. Jedoch beginnt dann meist die entscheidende Arbeit: Die Vermarktung der Produkte und die klare Kommunikation der Vorteile für den Verbraucher. Dafür bedarf es einer geeigneten Marketing- und Vertriebsstrategie.
Selbstverständlich können Rohstoffkosten im Vergleich zu bestehenden fossilen Polymeren höher sein. Ist aber ein niedriger Preis wirklich ein Alleinstellungsmerkmal (USP)? Sichern uns günstige Preise einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil? Oder sind es nicht eher Mechanismen wie Innovationsstärke und Differenzierung, die uns im Markt bestehen lassen?
Der Endkonsument hat es letztendlich in der Hand, welche Produkte er nachfragt. Um den Verbraucher dabei zu unterstützen, wirklich nachhaltige Produkte zu identifizieren müssen diese Produkte eindeutig mit entsprechenden Informationen oder Siegeln gekennzeichnet werden. Eine klare und logische Botschaft mit hoher Transparenz für den Endanwender ist der Schlüssel zum Erfolg. Diese Botschaften lassen sich durch Biopolymere eindeutig kommunizieren.

Der Herstellung von Kunststoffen, deren Weiterverarbeitung zu Halbzeugen wie Folien und Platten sowie Produkten wie Verpackungen oder Bauteilen wird in der deutschen Industrie eine große Bedeutung zugesprochen mit teilweise hohen Exportquoten. Dabei müssen Halbzeugprodukte immer höheren Funktionsanforderungen bei zugleich geringerem Rohstoffeinsatz gerecht werden. Unter diesem Gesichtspunkt werden heute hohe Anforderungen an eine stabile Prozessführung bei der Verarbeitung von Packstoffbahnen gestellt mit zunehmend weniger Toleranz gegenüber Qualitätsschwankungen der Planlage. Im aktuellen Projekt des Fraunhofer IVV Dresden und des FILK Freiberg finden erstmals Korrelationsuntersuchungen von Extrusions- und Lagerungsbedingungen auf die Planlage, insbesondere von Kunststoffbahnen, und die Ableitung von Handlungsempfehlungen für mehr Stabilität im Bahnlaufprozess statt. Für die Messungen wird ein vom Fraunhofer IVV Dresden patentiertes Verfahren für ein optisches Planlage-Messsystem eingesetzt – der Optical-Web-Tension-Profile-Scanner. Vor diesem Hintergrund werden die Herausforderungen nachhaltig stabiler Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse sowie erste Ergebnisse aus dem laufenden Forschungsvorhaben „SmartExtrusion“ aufgezeigt und diskutiert.