FachPack 2019
Plasma Electronic und Barriopac: Umweltgerecht verpacken mit SIOX-Hochbarriere

29.07.2019 Anlässlich der diesjährigen FachPack in Nürnberg präsentiert die Firma Plasma Electronic GmbH als Maschinenbauer und Verfahrensentwickler gemeinsam mit Barriopac detaillierte Informationen zur plasmagestützten Oberflächenfunktionalisierung von Kunststoffprodukten.

Schematische Übersicht über das PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).
© Foto: Plasma Electronic und Barriopac
Schematische Übersicht über das PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).

Diese technisch ausgereifte und im Markt zunehmend etablierte Veredelung von Monomaterialien (Polypropylen/PP, PET oder rPP bzw. rPET) mit einer SIOX-Hochbarriere stellt eine wirksame Alternative zu bisherigen Mehrkomponenten- oder Mehrschichtverpackungen mit Sperrschichten dar. Ebenso wie für Folien (Ceramis/Amcor) oder Getränkeflaschen (Fresh Safe PET/KHS), die bereits seit einigen Jahren von verschiedenen Marktteilnehmern teilweise mit SIOX-Schichten beaufschlagt werden, sichert die chemisch inerte Beschichtung die qualitativ hochstehenden Eigenschaften von Bechern, Behältern oder Kapseln.

 

Verpackung ist Produktionsschutz und Rohstoff

Angesichts der sich abzeichnenden Marktforderungen und gesetzlichen Vorgaben mit Blick auf Kreislaufwirtschaftsmodelle, Abfallvermeidung, werkstoffliches Recycling, CO²-Reduktion und recyclingfreundliches Verpackungsdesign stellen die Partner Plasma Electronic und Barriopac ihr Verfahren zur Erzeugung von Barriereverpackungen den heute gängigen Lösungen entgegen. Becher, Schalen oder Kapseln für Produkte, die sehr gute Barrierewerte bezüglich Sauerstoff, Schutzgasen, Wasserdampfpermeation, ätherische Öle und Aromen bieten müssen, können dank der Plasmabeschichtung im Kern aus Monomaterial, auch recycelter Ware, gefertigt werden. Das Ergebnis ist ein Monomaterial mit einer SIOX-Barriereschicht. Lange Haltbarkeitszeiten, wie sie für einzelne Lebensmittel gefordert sind, können so bei vollem Erhalt der Qualität erzielt werden.

Eine weitere Eigenschaft der plasmabeschichteten Packmittel ist die minimierte Wechselwirkung von Packstoff zu Produkt, von Produkt zu Packstoff.

Das Beschichtungsverfahren eignet sich für diverse Geometrien der zunehmend nachgefragten Kapseln für Kaffee, Tee oder andere Getränke. © Foto: Plasma Electronic und Barriopac
Das Beschichtungsverfahren eignet sich für diverse Geometrien der zunehmend nachgefragten Kapseln für Kaffee, Tee oder andere Getränke.

Das Verfahren erlaubt umweltverträgliche und hochwertige Lösungen für anspruchsvolle Produkte. So sind bereits vielfältige Anwendungen der Plasmatechnologie im Niederdruck industriell etabliert. Mit den möglichen Materialkombinationen geht eine Reduktion des Carbon Footprint einher, die die klimatischen Auswirkungen der Herstellung der Packstoffe begrenzen.

 

Alles beherrschende Forderungen in der Diskussion um nachhaltige Verpackungslösungen – wie diese nach Circular Economy (nach „Ellen Mac Arthur Foundation“) und der „Weiterentwicklung“, die „Cradle to Cradle“-Economy oder auch durch das neue Verpackungsgesetz mit seinen anspruchsvolleren Vorgaben zur werkstofflichen Verwertung (Verpackungsgesetz vom 05. Juli 2017 – Bundegesetzblatt 2017/ Teil 1 Nr. 45 ausgegeben 12. Juli 2017: „Kunststoffe sind zu mind. 90 Massenprozent einer Verwertung zuzuführen. Dabei sind mind. 65% und ab 01.01.2022: 70% dieser Verwertungsquote durch werkstoffliche Verwertung sicher zu stellen.“) zeigen, dass gesellschaftliche und politische Akteure umdenken. Eine Folge dieser Diskussion, nicht zuletzt ausgelöst von marine littering und dem nicht mehr erwünschten Export von Verpackungsabfällen, ist der Focus auf Recyclingfähigkeit und der Wiedereinsatz von recyclierten Materialien. (Anforderungen an Verpackungen: siehe Verp. Gesetz: §21 (1) [...] Anreize schaffen [...]; (1.)  die Verwendung von Materialien und Materialkombinationen zu fördern, die unter Berücksichtigung der Praxis der Sortierung und Verwertung zu einem möglichst hohen Prozentsatz recycelt werden können, und (2.)  die Verwendung von Recyclaten sowie von nachwachsenden Rohstoffen zu fördern.)


Der Ansatz von Plasma Electronic und Barriopac heißt, wo immer möglich von Mehrschichtverbunden aus vielfältigen Kunststoffen auf Monomaterialien mit einer hauchdünnen, inerten Barriereschicht umzusteigen. So entstehen Verpackungen, die als hochwertiges Rezyklat für die rohstoffliche Verwertung vorteilhaft sind.

 

Die Becher oder Behälter (hergestellt im Thermoform- oder Spritzgießverfahren) werden in eine Kammer geführt. Dort wir ein Vakuum erzeugt und anschließend siliziumhaltiges Gas und Sauerstoff eingeleitet. Mittels der Elektrode wird das Plasma erzeugt. Dann erfolgt der schichtweise Aufbau der Beschichtung.

Kunststoffbehälter aus Monomaterialien mit einer inerten, transparenten, lebensmittelechten Beschichtung – die Technologie verbindet den Spritzguss wie auch das Tiefziehen mit einer Plasmabeschichtung die auf verschiedenste Behältergeometrien aufgebacht werden kann.

 

Die Monomaterialbecher mit der Beschichtung auf der Innen- und Außenseite weisen sowohl mit Blick auf Aromen, Sauerstoff und Geschmack des Füllgutes viel bessere Barriereleistungen auf, als es die meisten derzeitig eingesetzten Kunststoffverpackungen zu leisten vermögen. Die funktionelle Barriere beispielsweise auf dem PP-Becher sichert dem Füllgut neben der hervorragenden Qualitätsbewahrung zugleich auch ein längeres Shelf-Life.

Ansicht eines Bechers im Beschichtungsverfahren. © Foto: Plasma Electronic und Barriopac
Ansicht eines Bechers im Beschichtungsverfahren.

Die Siliziumoxid-Schicht ist chemisch inert und gegenüber Schwankungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit reagiert sie unempfindlich und ist zudem flexibel, pasteurisations- und sterilisationstauglich.

Im Hinblick auf die Gesamtkosten  -  die „Total Cost of Ownership“ erzielen diese Technologien eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit  im  Verbund mit der gewollten Reduktion der Umweltbelastung. (Fraunhofer Institut Umsicht: Die Primärproduktion von  1 Tonne Polypropylen/PP (weltweit an 2. Stelle der eingesetzten Kunststoffe) benötigt ca. 5,2 Tonnen Rohstoffe und erzeugt ca. 1,7 Tonnen Treibhausgase. Dagegen lautet die Bilanz für 1 Tonne Sekundärrohstoff rPP ca. 224 kg Ressourcenverbrauch und die Emission von ca. 966 kg Treibhausgase. Aus Studie: „Resources saved by Recycling“)


Plasma Electronic und Barriopac auf der FachPack 2019: Halle 8, Stand 8-402

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