Im Vergleich zu konventionellen Barriere-Verpackungen wie Glas und Blechdosen – beide sind seit über 200 Jahren global im Gebrauch – ist der Einsatz von thermoplastischer Spritzgusstechnologie in dem Feld der Barriere-Verpackung noch in den Kinderschuhen. Dabei hat Kunststoff eine große Zukunft, insbesondere in der Medizintechnik und der Verpackungsindustrie, als innovative, sichere und wirtschaftliche Alternative zu den Klassikern Glas (Gefäße, Flaschen) und Metall (Konservendosen).

Drei neue Technologien für Barriere-Verpackungen

Waldorf Technik ist seit geraumer Zeit in der Forschung und Erprobung zukunftsorientierter Verpackungstechnologien aktiv. Aus einer siebenjährigen Forschungsarbeit der F&E-Gruppe heraus konzentriert man sich heute auf drei zukunftweisende Technologien zur Herstellung von Barriere-Verpackungen. Alle drei Ansätze werden zum Teil sogar exklusiv mit externen Partnern realisiert.

Als Erstes ist das In-mould-labelling (IML) mit Barriere-Etikett zu nennen. Der IML-Prozess, hauptsächlich für kleine und mittelgroße Produktionsanforderungen geeignet, ist bewährte industrielle Praxis, beispielsweise bei Banderole mit Boden-Etikett mit vollständiger Überdeckung beziehungsweise Versiegelung aller Etikettennähte. Das Barriere-Etikett besteht entweder aus einer hauchdünnen Mehrschichtstruktur mit EVOH, einem SIOx-beschichteten Barriere-Mehrlagenverbund oder einer Aluminiumfolie. Alle drei bieten eine sterilisierfähige Verpackungslösung. Hermetische Dichtheit schützt vor wechselseitiger Sauerstoff- oder Wasserdampfmigration. Bisher bietet ein maximal 8-Kavitäten- oder ein 2-x-6-Kavitäten-Herstellungsprozess äußerst attraktive Dekorierungs- und Lösungskonzepte in einer Vielzahl von Designs. Für ein breites Spektrum an Premium-Produkten, wie Suppen, Obst, Gemüse, Käse, Kaffee, Saucen, Dips, Babynahrung, Körper- und Gesundheitspflegemittel, ist dieser Verpackungsfortschritt ideal. Konkrete Anwendungsbeispiele befinden sich bereits im Handel.
Das zweite neue Verpackungskonzept ist das 2K-Spritzgießen mit PP und EVOH-Barriere. Dieser Produktionsprozess, sehr gut geeignet für Großserien-Verpackungsapplikationen, wird zurzeit im Markt eingeführt, in dem Glas- und Metallbehälter traditionsmäßig Hauptwettbewerber sind. Hierbei bietet der 2K-Spritzgießprozess mit einer sterilisierfähigen hauchdünnen Dreischichtstruktur (PP–EVOH–PP) einschließlich Haftvermittler einen wiederholbaren Prozess ohne Einfluss auf Zykluszeiten, ideal für Barriere-Applikationen mit hohen Werkzeugbelegungen. Diese Methode ist schon seit einigen Jahren bekannt. Doch es gab bisher keine Testmethode dafür, dass die EVOH-Barriere-Schicht vollständig und gleichmäßig durch den gesamten Behälter-Korpus vorhanden ist. Diese Lücke ist inzwischen mit dem neu entwickelten und weltweit einzigartigen Check’n-Pack-EVOH-System vom Unternehmen geschlossen worden.

100-prozentige Kontrolle der Barriere-Funktion

Die konsistente und vollständige EVOH-Barriere bis in den Siegelrand eines Bechers zu erkennen, das übernimmt diese spezielle Nachfolgeautomation, beispielsweise 64 Kavitäten in sechs Sekunden. So ist eine 100-prozentige Kontrolle innerhalb der Form gewährleistet, verbunden mit 100-prozentige Inline-Entfernung eventuellen Ausschusses und vollautomatischem Abpacksystem der Becher in Transportverpackungen. Das Prüf- und Visualisierungsmodul ermöglicht eine 360-Grad-Rand-, 360-Grad-Seitenwand-, Behälterboden- und Anspritzpunkt-Prüfung. Dieses Modul ist als Marke des Unternehmens auf dem Markt erhältlich. Außerdem sind die Barriere-Eigenschaften sowohl für O2 als auch für H2O-Dampf sehr hoch und ermöglichen laut den Lieferanten dieser Werkzeugtechnologie eine Haltbarkeitsdauer von bis zu zwei Jahren.

Zahlreiche Großserienprodukte, wie Fisch, Fleisch, Obst, Gemüse, und Haustierfutter, werden entweder sterilisiert oder unter sterilen Bedingungen aseptisch verpackt. Einsparungen von durchschnittlich zwischen 30 und 40 Prozent in Produktions- und Logistikkosten sind durch die Anwendung dieser Technologie, verglichen mit Weißblechbehältern, zu verzeichnen. Zudem bieten konische Formen, durch ihre günstige stapelbare Lagerung, bedeutende Raum- und Gewichtsvorteile.
Die dritte Neuerung ist das Inline-Barriere-Coating von Cavonik,Stockach, für dünnwandige Verpackungen. Dieser Prozess umfasst 3D-Inline-Vakuum-Coating mit verschiedenen Beschichtungssubstraten. Hier wird eine ausgesprochen kostengünstige Option mit dauerhafter Barriere und hermetischen Eigenschaften wie bei Glas erreicht. Einer der Hauptvorteile dieses Prozesses ist die Eignung für schon in Betrieb befindliche Spritzgießprojekte, verbunden mit zuverlässigem Schutz gegen Migration unerwünschter Elemente, wie Weichmacher, Druckfarben und Masterbatches, in den Inhalt des Behälters. Bisher waren die Labortests sehr erfolgreich. Die Barriere gegen Sauerstoff-Permeabilität erreicht im Vergleich zu unbehandelten Bechern selbst nach Sterilisation noch einen Wert von über 99 Prozent. Zudem wird diese Technologie durch die Kombination von Dünnwand-Performance, sehr gutem Barriere-Verhalten und niedrigen Herstellungskosten zu einer ausgesprochen wirtschaftlichen Perspektive. Darüber hinaus können auch biologisch abbaubare Polymere verarbeitet werden. Dadurch können sich in Zukunft vielleicht völlig neue Ansätze der Abfallverwertung erschließen.

Diese drei Lösungen sind die unmittelbare Resonanz auf den vom Unternehmen identifizierten, wachsenden Bedarf an Barriere-Verpackungslösungen, die sowohl die Gesundheit unserer Gesellschaft als auch den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen thematisiert.

Neue Technologie
Hermetische Barriere-Funktionen

Bei den Kunststoffverpackungen spieltdie optische Attraktivität für Verbraucher eine bedeutende Rolle. Zudem sind Plastikbehälter wesentlich leichter als Glas und bieten dem Füllgut durch ihre Robustheit einen größeren Produktschutz. Der wesentliche Vorteil gegenüber traditionellen Lösungen liegt in der logistischen Überlegenheit, da Kunststoffverpackungen in aller Regel stapelbar sind. Die traditionellen Verpackungen waren bisher mit ihren Barriere-Eigenschaften dem Kunststoffmaterial überlegen. Doch mit der IML-Technologie mit Barriere-Etikett, dem 2K-Spritzguss mit EVOH-Barriere und dem Barriere-Coating lassen sich Kunststoffbehälter mit hermetischer Barriere-Funktion herstellen, die die klassischen Glas- und Blechbehälter ersetzen können.

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Über den Autor

Thomas Behne, freier Journalist, Burgholzhausen, behne@pr-portfolio.de