Fremdkörper im Joghurt oder unbekannte Splitter im Steak? Nein danke. Sicherheit und Verbraucherschutz stehen bei der Herstellung von Lebensmitteln an oberster Stelle. So könnten während der Produktion gegebenenfalls Splitter von Transportkisten oder Kunststoff-Borsten von Bürsten am Fließband die Endprodukte verunreinigen und letztlich den Verbraucher beim Verzehr der Lebensmittel gefährden. Um dies zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, die Kunststoff-Teile „detektierbar“ zu machen. Zu diesem Zweck werden heute üblicherweise Metallpulver in den Kunststoff eingebracht. Hierbei handelt es sich überwiegend um Edelstahlpulver, die im Umfeld von Lebensmitteln problemlos eingesetzt werden können. Befinden sich also Kunststoff-Teile im Nahrungsmittel, können diese über einen Metalldetektor erkannt und anschließend herausgefiltert werden.

Metallpulver im Kunststoff verschleißt Werkzeuge

Der Einsatz von Metallpulver hat jedoch auch Nachteile. So ist der Werkstoff sehr abrasiv und führt in der Kunststoffverarbeitung zu einer überproportionalen Abnutzung der Werkzeuge oder Extruderschnecken. Zudem ergibt sich am Ende des Lebenszyklus ein Problem bei der Mülltrennung, wenn der metallhaltige Kunststoff dem Recycling zugeführt werden soll. Durch die Vermischung von Metall und Kunststoff ist eine sortenreine Trennung kaum möglich. Dies wirkt sich negativ auf die Wiederverwertbarkeit des Kunststoffes aus. Das Problem der Sortenreinheit tritt nicht nur bei der Lebensmittelverarbeitung auf, sondern auch bei anderen Anwendungen, wo aufgrund gewünschter Magnetisierbarkeit Metall eingearbeitet werden muss. Beispiele wären Schranktüren und Schubladen mit Magnetverschlüssen oder Magnet-Tafeln, so genannte Whiteboards.

Kunststoff mit Magnetpigmenten ist detektierbar

Eine Lösung ist der Ersatz des Metallpulvers im Kunststoff durch eine magnetisierbare oder detektierbare und gleichzeitig sortenreine Alternative. Mit diesem Forschungsansatz hat die BASF Color Solutions Germany in Köln Masterbatche und Compounds entwickelt, die diese Eigenschaften erfüllen. Für alle Varianten wurde ein speziell vom Chemieunternehmen gefertigtes Magnetpigment verwendet. Dieses hat im Gegensatz zu anderen Magnetpigmenten isometrische Partikel, aufgrund derer Fließlinien im Kunststoff weitestgehend vermieden werden können. Basierend auf dem Pigment kann so ein Masterbatch oder ein Compound entwickelt werden, der fast unbegrenzte Möglichkeiten in der Anwendung bietet. Durch die FDA-Zulassung sowie die Freigabe unter der EU-Resolution AP89 ist weltweit ein Einsatz im lebensmittelnahen Bereich unbedenklich. Außerdem sind sowohl Masterbatch als auch Compound je nach Pigmentierung nicht nur in schwarz, sondern auch in Grautönen und allen gedeckten Farben möglich.

Vielseitiger Einsatz von magnetisierbaren Kunststoffen

Ein Beispiel für die Anwendung sind die bereits genannten Transportkisten, die für den Transport von Lebensmitteln, etwa in der Fleischproduktion, verwendet werden. Werden sie mit dem detektierbaren Masterbatch eingefärbt, können Teile, die während des Transportprozesses absplittern und sich unter die Lebensmittel mischen, mit einem Metalldetektor erkannt und entsprechend entfernt werden. Am Ende des Lebenszyklus kann die Transportkiste dann als sortenreiner Kunststoff wieder verwertet werden.

Bei Magnetverschlüssen oder magnetisierbaren Oberflächen stellt sich häufig nicht nur die Frage nach der Wiederverwertbarkeit, sondern auch die der Verarbeitung. Mehrere Arbeitsschritte fallen an, um Metall und Kunststoff zu verbinden, beispielsweise bei Schranktüren und -schubladen. Wird hingegen das Metall mit einem magnetisierbaren Compound eingefärbten Kunststoff-Teil ersetzt, können diese Arbeitsschritte eingespart werden – besonders wenn die magnetisierbare Schicht co-extrudiert werden kann. Zudem ist der Kunststoff besser formbar und bietet mehr Gestaltungsmöglichkeiten. Schließmechanismen, Möbelbeschläge und Möbelfolien lassen sich mit diesem Werkstoff kostensparender und flexibler herstellen und einsetzen. Denkbar wäre zum Beispiel auch der Einsatz in Whiteboards oder in Kühlschranktüren als magnetisierbare Schicht hinter einer co-extrudierten weißen oder farbigen Folie.

Der detektierbare Masterbatch kann zudem als Tracer verwendet werden. Hier werden gleich zwei Funktionen erfüllt: zum einen lässt sich der Tracer als Kennfaden bei der Konfektionierung von Teppichen, Folien oder ähnlichen Anwendungen verwenden. Er ersetzt dabei den normalerweise eingearbeiteten Metallfaden, so dass auch hier ein sortenreiner Kunststoff verarbeitet werden kann. Außerdem ist der Einsatz eines Tracers interessant, wenn es um Produkthaftung, Lizenzrechte oder die eindeutige Identifizierung des Herstellers geht. So kann über den Tracer ermittelt werden, ob das Produkt tatsächlich vom angegebenen Hersteller stammt oder nicht. Der Tracer bietet damit eine in Zeiten der Globalisierung wichtige Sicherheit vor Produktkopien.

Produkt-Nachverfolgung durch codierbaren Kunststoff

Für die Zukunft könnte sich ein weiterer Vorteil des magnetisierbaren Compounds gegenüber Metallpulver bezahlt machen: Da Magnetpigmente beschreibbar sind, wäre eine Kodierung der Kunststoff-Teile durchaus möglich. So könnten einfache Informationen direkt im Kunststoffprodukt gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgelesen werden. Denkbar wäre beispielsweise der Einsatz in Fließbändern, bei denen an einer Stelle eine Start- und an anderer Stelle eine Stopp-Kodierung eingearbeitet wird.

 

Neue Technologien

Magnetpigmente in Kunststoffen

Magnetpigmente sind eine Alternative für Metallpulver als Zusatz bei detektierbaren Kunststoffen. Die Pigmente verschleißen die Werkzeuge nicht und der so präparierte Kunststoff lässt sich dem Recycling zuführen. Vor allem bei der Herstellung von Lebensmitteln werden oftmals Kunststoffe eingesetzt, beispielsweise Transportkisten oder Schütten an Fließbändern. Partikel, die sich während des Produktionsprozesses lösen, können die Lebensmittel verunreinigen. Kunststoff-Teile mit Magnetpigmenten werden über Magnete erkannt und das Produkt wird aussortiert.

 

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Anna Herbst, Dirk Scholz