Extrusion 2-2019

Grüne Fluoreszenz einer Farbstoff- lösung, die mit blauem Licht angeregt wird (© Fraunhofer IAP) Fluoreszenz eines Lackstreifens (© Fraunhofer IAP) Funktionalisierung für Laminierung und Verklebung Für eine Veränderung von Oberflächenei- genschaften, die für nachfolgende Pro- zessschritte, beispielsweise die Verkle- bung benötigt werden, modifizieren die Stuttgarter Forscher Polymerfolien mit spezifischen chemisch funktionellen Gruppen. Eine Aminofunktionalisierung lässt sich mit Gasphasen- und nassche- mischen Prozessschritten auch auf den Randbereich von Verpackungsfolien be- schränken und zur Laminierung der Fo- lien nutzen. Sichere Lebensmittel durch physikalische Entkeimung Für eine längere Haltbarkeit von Lebens- mitteln muss die Verpackung frei von kontaminierenden Keimen sein. Übli- cherweise werden Mikroorganismen auf Verpackungen je nach Material durch Hitze, Gaseinwirkung, ionisierende oder UV-Strahlung inaktiviert. Eine material- schonende Alternative zur Sterilisation bei hohen Temperaturen sind die am IGB eingesetzten Niedertemperaturplasmen. Sie eignen sich nicht nur zur Erzeugung von Schichten, sondern können auf- grund reaktiver Moleküle und UV-Strah- lung im Plasmagas auch Mikroorganis- men inaktivieren. “Mit der Plasmasterili- sation werden selbst hochresistente En- dosporen verschiedener Bacillus-Arten schon nach relativ kurzen Behandlungs- zeiten vermehrungsunfähig”, sagt Barz. Daneben haben Wissenschaftler am Fraunhofer IGB die UV-Behandlung wei- terentwickelt, um die Zahl vermehrungs- fähiger Mikroorganismen auf Oberflä- chen zu minimieren. Mit neuen, speziell konzeptionierten Excimer-Lampen oder neuester UV-LED-Technologie können Verpackungsfolien effektiv und schnell sterilisiert werden. Diese Verfahren kön- nen auf Verpackungsmaschinen hoch- skaliert und an individuelle Anforderun- gen angepasst werden. Rollcoater für Veredelung in Hochgeschwindigkeit Der Markt der Verpackungsfolien ist ex- trem preissensitiv. Diesem Aspekt wid- met sich das Fraunhofer FEP durch die Entwicklung hochproduktiver Vered- lungsverfahren, die insbesondere durch sehr hohe Geschwindigkeiten gekenn- zeichnet sind. Ein Beispiel ist die Herstel- lung von transparenten Barriereschichten aus Aluminiumoxid gegen äußere Ein- flüsse wie Feuchtigkeit oder auch Sauer- stoff auf Kunststofffolien mittels plas- maaktivierter Hochratebedampfung bei Bahngeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde. Hierzu betreibt das Fraunhofer FEP sogenannte Rollcoater, die Folienmaterial mit einer Breite bis zu 700 mm und Bahnlängen von mehreren Kilometern effizient beschichten kön- nen. Derzeit widmen sich die Forscher der Qualifizierung dieser etablierten Technologie zur Anwendung auf bioba- sierten Materialien. Ein weiteres Beispiel ist die Modifikation von Polymermaterialien, wenn diese schon als Folie vorliegen. Hierzu betreibt das Fraunhofer FEP eine Rolle-zu-Rolle- Anlage, die mittels Elektronenbestrah- lung die Struktur der Polymermoleküle modifiziert. Effekte wie die Anpassung des E-Moduls oder der thermischen Be- ständigkeit können dabei erzielt werden. Der Nachweis für fossil basierte Polymer- folien wurde in der Vergangenheit schon erbracht. Inwieweit sich die Effekte auch bei biobasierten Materialien feststellen lassen, wird derzeit untersucht. Dr. Steffen Günther erläutert dazu: “Diese Behandlung findet bei Atmosphären- druck und nicht unter Vakuum statt. Hierfür kommt die am Fraunhofer FEP vorhandene Pilotanlage atmoFlex 1250 zum Einsatz. Durch ihre Bahnbreite von 1250 mm kann ein hoher Durchsatz in der Behandlung der Folien bei Bahnge- schwindigkeiten bis zu 150 m/min erzielt werden. Beide Aspekte erlauben eine sehr kosteneffiziente Prozessierung der Folien.” Die drei Fraunhofer-Institute wollen mit ihren Forschungen einen signifikanten Beitrag zur Müllvermeidung leisten. Bei gleichzeitiger Erhöhung der Haltbarkeit von Lebensmitteln soll durch die vorge- stellten Ansätze zur Entwicklung von biobasierten Verpackungsfolien ein posi- tiver Nutzen für Kunden, Umwelt und die Produzenten entstehen. Die Forschungsergebnisse, neueste be- schichtete Verpackungsfolien sowie eine erste Verpackungsfolie mit verkapseltem ätherischen Öl werden die Wissenschaft- ler der Fraunhofer-Institute IAP, IGB und FEP während der ICE Europe (12. bis 14. März 2019, München) vorstellen. Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP Winterbergstr. 28, D-01277 Dresden www.fep.fraunhofer.de Fraunhofer IAP, IGB und FEP auf der ICE Europe 2019, Gemeinschaftsstand, Halle A5, Stand 1174 36 Verpackungsfolien – Aus der Forschung Extrusion 2/2019