Extrusion 2-2019

35 Extrusion 2/2019 fahren der Prozesskontrolle relevant, die das Fraunhofer IAP ebenfalls vorstellen wird. Bei der Herstellung dünner, trans- parenter Schichten, wie in Verpackungs- folien, kann eine in-line-Prozesskontrolle zur Qualitätssicherung und -steigerung beitragen und teure Materialkomponen- ten können effizient eingesetzt werden. Durch ein vollständiges Monitoring kann der Herstellungsprozess so optimiert werden, dass von einer funktionalen Komponente (zum Beispiel einer Sauer- stoffbarriereschicht oder einem Lami- nierklebstoff) nur so viel eingesetzt wird, wie für die Funktion nötig ist, wodurch erheblich Material und Kosten gespart werden können. Fluoreszierende Farb- stoffe werden als Additiv in der Funkti- onsschicht eingesetzt, um durch das Messen des Fluoreszenzlichtes die Vertei- lung der Schichtdicken zu erfassen. Der Farbstoff wird dem Schichtmaterial in so geringen Mengen zugesetzt, dass er nicht sichtbar ist und die Materialeigenschaften nicht beeinflusst werden. Durch die Kombination von neuartigen Verpak- kungsmaterialien mit effektiver Prozess- kontrolle werden, so das Ziel der Wissen- schaftler, Lebensmittelverpackungen der Zukunft sicherer und gleichzeitig günsti- ger. Mehrlagige Barriereschichten gegen Sauerstoff und Wasserdampf Auch die Wissenschaftler des Fraunhofer IGB arbeiten an Verfahren zur Funktiona- lisierung von Verpackungsfolien. Um ei- ne möglichst große Bandbreite an Ober- flächeneigenschaften herstellen zu kön- nen, verfolgt das IGB den Ansatz, Poly- merfolien über Plasma-/CVD- und nass- chemische Verfahren – oder Kombinatio- nen dieser Technologien – zu funktionali- sieren. Dabei entstehen Barriereschich- ten gegen die Permeation von Sauerstoff und Wasserdampf für Umverpackungen ebenso wie Barriereschichten, die die Freisetzung von Polymeradditiven aus der Umverpackung in ein Lebensmittel oder ein Pharmazeutikum verhindern. Die Herausforderung dabei: Die Schich- ten müssen bis zu einem gewissen Maß elastisch sein, damit sie auf den Polyme- ren nicht brechen oder reißen. Die Fraun- hofer-Forscher realisieren die Beschich- tungen daher in Form mehrerer, mecha- nisch voneinander entkoppelter Lagen, die “Schicht für Schicht” sukzessive im Plasma abgeschieden werden. “Durch Optimierung verschiedener Prozesspara- meter wie der Art und Menge des einge- setzten Plasmagases, der Anregungsfre- quenz, der Gasströmung, dem Druck und der Behandlungszeit können wir nacheinander glasartige Schichten mit der gewünschten Barrierefunktion und silikonartige elastische Zwischenschich- ten erzeugen”, erläutert Dr. Jakob Barz, Gruppenleiter “ Plasmatechnik und dün- ne Schichten ” am IGB. Auf diese Weise konnten die Forscher die Barrierewir- kung von Kunststofffolien gegen Was- serdampf und Sauerstoff bis zum Faktor 1000 gegenüber unbehandeltem Mate- rial erhöhen. Biobasierter Film für nachhaltige Verpackungen (© Fraunhofer IGB) Mehrlagige Schicht als Barriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf (© Fraunhofer IGB) Die abgeschiedenen Barriereschichten können zudem mit einer weiteren Schicht kombiniert werden, um ein Ab- laufen des Lebensmittels beim Entleeren einer Folienverpackung zu verbessern. Biobasierte Barriereschichten Aktuell forscht das Fraunhofer IGB auch an biobasierten Schichten mit einer Bar- rierefunktion gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf. Auf der ICE europe prä- sentiert das Institut erste Barrierebe- schichtungen bzw. Filme, die zu 100 Pro- zent aus natürlichen Ausgangsstoffen bestehen und zusätzlich antioxidative oder antimikrobielle Eigenschaften besit- zen. “Diese Filme und Beschichtungen stellen wir aus einer neu entwickelten wasserbasierten Dispersion her, die unter anderem natürliche Wachse und Protei- ne enthält. Die Dispersion kann mit übli- chen Beschichtungstechniken verarbeitet werden”, erläutert Dr. Michaela Müller, Leiterin der IGB-Forschungsgruppe “ Po- lymere Grenzflächen und Biomateria- lien ”. Der große Vorteil: Die Schichten sind auch 100 Prozent abbaubar und können damit helfen, Plastikmüll zu re- duzieren. Die Entwicklung erfolgt im Rahmen des IGF-Projektes BioActiveMa- terials, an dem auch das Fraunhofer IVV beteiligt ist.