Grund zum Feiern: 30. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik und 70 Jahre IKV

2020 ist für das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen in dreifacher Hinsicht ein Jubiläumsjahr: Die RWTH Aachen feiert ihr 150-jähriges Bestehen, das IKV wird 70 Jahre alt und richtet bei der Gelegenheit zum 30. Mal das Internationale Kolloquium Kunststofftechnik aus – mit einer Besonderheit am Vortag. Ein Blick voraus auf die Feierlichkeiten.

2020 ist für das IKV an der RWTH Aachen in dreifacher Hinsicht ein Jubiläumsjahr: Die RWTH Aachen feiert ihr 150-jähriges Bestehen, das IKV wird 70 Jahre alt und richtet zum 30. Mal das Internationale Kolloquium Kunststofftechnik aus.

Das 30. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik findet am 11. und 12. März 2020 im Eurogress Aachen statt. Aus Anlass des Jubiläums richtet das IKV am 10. März zudem das „International Symposium on Plastics Technology“ im VIP-Bereich des Aachener Fußballstadions Tivoli aus. Während das IKV-Kolloquium die ganze Bandbreite der IKV-Forschung präsentiert und sich mit seiner praxisorientierten Forschung vorrangig an die Kunststoffindustrie richtet, bietet das Symposium Vorträge von Wissenschaftlern aus 14 Ländern und will den wissenschaftlichen Diskurs zwischen Wissenschaftlern und Industrie anfachen.

Schwerpunktthemen des Kolloquiums bilden mit den Plenarvorträgen

<ul><li>die Kreislaufwirtschaft,</li><li>die Digitalisierung (Kunststoffindustrie 4.0) und</li><li>die additive Fertigung.</li></ul>

Die Forschungsthemen des Kolloquiums werden in 15 Sessions angeboten. Jede Session umfasst zwei Vorträge aus dem IKV, die begleitet werden von einem Keynote-Vortrag eines Experten aus der Industrie (siehe Kasten). Die Vorträge des Kolloquiums werden simultan ins Englische übersetzt.

Die Themen des Symposiums, das vollständig in englischer Sprache abgehalten wird, umfassen ebenfalls Kreislaufwirtschaft, Kunststoffindustrie 4.0 und additive Fertigung, darüber hinaus aber auch Leichtbautechnologien, Spritzgießen und Extrusion. Institutsleiter Professor Christian Hopmann beschreibt den Unterschied der Ausrichtung so: „Am IKV haben wir immer beides im Blick – erkenntnisorientierte Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung für die Industrie. Wir wollen mit unserem Symposium der Grundlagenforschung Raum geben und haben daher Wissenschaftler aus aller Welt gebeten, ihre Projekte vorzustellen und mit Wissenschaft und Wirtschaft zu diskutieren.“

Forschung live: Aus dem Vortragssaal ins Technikum

Die anwendungsorientierte Forschung wird unter dem Programmpunkt „IKV 360°“ besonders deutlich. Das IKV öffnet am Nachmittag des ersten Veranstaltungstags seine Pforten für die Teilnehmer des Kolloquiums und präsentiert seine Forschungsaktivitäten live in den eigenen Technikumseinrichtungen und Laboren. Die Wissenschaftler stehen an den laufenden Anlagen für Gespräche zur Verfügung.

Mitte November hatten Pressevertreter bereits die Möglichkeit, einen Teil der Anlagen zu besichtigen. An einer Spritzgießstation wurde beispielsweise eine neue Methode zur automatisierten und präzisen Auslegung von Kühlkanalsystemen in Spritzgießwerkzeugen vorgestellt. Dabei berechnet ein Optimierungsalgorithmus die Temperaturverteilung im Werkzeug unter der Randbedingung, dass das Formteil möglichst gleichmäßig abkühlt und am Ende des Spritzgießzyklus eine möglichst homogene Dichteverteilung aufweist. Aus diesem Ergebnis wird ein konturnahes Kühlkanallayout abgeleitet, Iterationsschleifen sind nicht mehr notwendig.

Der schichtweise Aufbau bei der additiven Fertigung bringt den Nachteil geringer mechanischer Eigenschaften in Aufbaurichtung mit sich. Um die Bauteileigenschaften zu optimieren, hat das IKV eine spezielle Fügezonentemperierung entwickelt, die an einer weiteren Station zu sehen war: Kurz vor Ablage der aktuellen Schicht wird die zuvor abgelegte aufgeheizt, um die Verbindung beider Schichten und damit die Zugfestigkeit in Aufbaurichtung zu verbessern. Kernelement der Fügezonentemperierung ist ein Lufterhitzer, der die durchfließende Luft auf bis zu 650 °C erhitzt und die Schicht somit konvektiv erwärmt. Der Lufterhitzer ist in einer hybriden Fertigungszelle installiert, die aus einem Schneckenextruder und einem Sechsachsroboter besteht, und wird mit einer aktiven Schichtkühlung kombiniert, die sich positiv auf die Formstabilität auswirkt (Bild 1).

Bei der Blasfolienextrusion hängt der Massedurchsatz und somit die Produktivität stark von der Höhe des Wärmeentzugs aus dem Folienschlauch ab. Eine vielversprechende Möglichkeit zur Steigerung der Kühlleistung in der Blasfolienextrusion ist ein flexibles, adaptives Luftführungssystem, das ebenfalls Thema beim Rundgang war. Das neu entwickelte System wird einem konventionellen Luftkühlring nachgeschaltet. Es erreicht durch den Einsatz einer flexiblen Membran eine gezielte Führung sowie Beschleunigung der Kühlluft zwischen Folienblase und Membran, was zur Ausbildung des Venturi-Effekts führt. Der Venturi-Effekt erhöht den Wärmeübergang der Kühlluft und erhöht zudem die Blasenstabilität (Bild 2). Das System verspricht laut IKV bis zu 32 % mehr Durchsatz bei der Blasfolienextrusion.

Weitere feste Bestandteile des Kolloquiums sind die Verleihung des Georg-Menges-Preises und die Industrieausstellung im Foyer des Eurogress Aachen. Das IKV erwartet Aussteller entlang der gesamten Wertschöpfungskette – und rund 800 Fachleute aus der Kunststoffbranche weltweit als Teilnehmer.

Institutsleiter Professor Christian Hopmann erwartet zum 30. Internationalen Kolloquium Kunststofftechnik 800 Teilnehmer

16:9

Bild 1. Bei der additiven Fertigung wird hier zunächst die vorherige Schicht aufgeheizt, um die Schichthaftung zu verbessern, und dann der soeben abgelegte Kunststoff gekühlt, um die Formstabilität des Bauteils zu erhöhen

Bild 2. Bis zu 32 % mehr Durchsatz bei der Blasfolienextrusion ermöglicht ein neuartiges adaptives Luftführungssystem

Name - Hauptartikel

Für das 30. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik sind u. a. folgende Sessions geplant:

- Prozesseinrichtung im Spritzgießen durch künstliche Intelligenz

- Durchsatzsteigerung und Qualitätssicherung in der Verpackungstechnik

- Simulative Optimierung der  Misch- und Werkzeugtechnik in der Extrusion

- Neue Prüf- und Qualitätssicherungsmethoden für Hochleistungs-FVK

- Multiskalare Materialmodellierung zur Vorhersage von Bauteileigenschaften

- Prozess- und Auslegungsoptimierung in der additiven Fertigung

Das vollständige Programm mit allen Sessions und Informationen zur Anmeldung finden Sie unter:<a href="http://www.ikv-kolloquium.de">www.ikv-kolloquium.de</a>

Details zu den Themen der einzelnen Sessions und einen Einblick in industrierelevante Entwicklungen aus dem Herzen des IKV zeigt unsere Bildergalerie: <a href="http://www.kunststoffe.de/9966746">www.kunststoffe.de/9966746</a>

Extrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießen

Temperiertechnik

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Extrusionswerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Additive Fertigung

Extrusionsanlagen

Kunststoffe automotive Powertrain: Umstrittenes PA 66 und Ökobilanz von Fahrzeugen

Der Automobilbau ist gerade ein schwieriges Feld für Kunststoffunternehmen. Nicht nur, weil die Branche schwächelt, sondern auch weil sehr unterschiedliche Antriebstechnologien um die Vorherrschaft konkurrieren: Verbrennungs- und Elektromotoren. Darüber hinaus ist das Interesse an Brennstoffzellen groß. Alle drei Technologien wurden auf der Tagung Kunststoffe automotive Powertrain diskutiert. Besonders interessant war das, weil sowohl Materialhersteller, Zulieferer als auch die OEM vertreten waren.

Im Automobilbau konkurrieren unterschiedliche Antriebstechnologien: Verbrennungs- und Elektromotoren. Darüber hinaus ist das Interesse an Brennstoffzellen groß.Alle drei Technologien wurden auf der Tagung Kunststoffe automotive Powertrain diskutiert.

Die Zukunft des Automobils bleibt weiterhin ungewiss. Noch immer ist nicht klar, welcher Motor es zukünftig antreiben wird. Ausgemacht scheint zwar zu sein, dass Verbrenner Auslaufmodelle sind. Wann sie endgültig verschwinden und ob sie eventuell in einer längeren Übergangsphase weiterhin in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, ist vollkommen unklar. Auch ihre Nachfolge ist weiterhin nicht geregelt. Elektrofahrzeuge gelten zwar als heißester Anwärter, besonders viele sind aber noch nicht unterwegs. Und auch die Brennstoffzelle hält sich hartnäckig im Gespräch. Für Zulieferer und Materialhersteller ist es dementsprechend schwer, langfristig zu planen und neue Produkte zu entwickeln.

Sehr interessant war es deshalb, mit Experten sowohl aus der Kunststoffbranche als auch von den Fahrzeugherstellern auf der Tagung Kunststoffe automotive Powertrain über die Entwicklungen in der Branche zu sprechen. Michael Tesch vom Kunststoff-Institut Lüdenscheid fasste in seiner Eröffnungsrede die diffuse Situation sehr schön zusammen, indem er verschiedene Ankündigungen der Automobilbranche in diesem Jahr aufgriff: Beispielsweise möchte Volkswagen bis 2040 keine Verbrennungsmotoren mehr verbauen, gleichzeitig geht aber der Zulieferer Borgwarner davon aus, bis 2100 Bauteile für solche Motoren zu liefern. Trotz dieser widersprüchlichen Aussagen hatte Tesch aber eine positive Nachricht für die Kunststoffbranche: Alle Antriebsarten seien ohne Kunststoffe nicht umsetzbar.

Wenn es um Automobile geht, führt kein Weg am Thema Nachhaltigkeit vorbei. Auch die Tagung machte dabei keine Ausnahmen. Milan Jovanović, Leiter der Lebenszyklusanalyse bei der BMW Group, München, zeigte etwa, wie sich eine Ökobilanz für verschiedene Bauteile und ganze Fahrzeuge durchführen lässt und wie sich diese für die verschiedenen Antriebsarten unterscheidet. Während bei Verbrennungsmotoren CO2-Emissionen vor allem in der Nutzung entstehen und weniger in der Produktion, ist das bei Elektrofahrzeugen genau umgekehrt. Werden in Zukunft mehr Elektrofahrzeuge gebaut, muss somit der Fokus deutlich stärker auf einer Reduktion der CO2-Emissionen in der Produktion liegen. Für Jovanović bedeutet das vor allem, Materialien mit schlechter Ökobilanz nicht mehr zu verwenden oder stärker in deren Recycling zu investieren. BMW habe durch die Verwendung von Kunststoffrezyklaten etwa den CO2-Verbrauch des E3 in der Produktion deutlich gesenkt. Die Hersteller von Werkstoffen und Kunststoffbauteilen rief er auf, stärker auf recyceltes Material zu setzen und den OEM mehr daraus gefertigte Produkte anzubieten.

Materialseitig wurde vor allem Polyamid (PA) stark diskutiert. Kritische Stimmen gab es gegenüber PA 66. Philipp Deitmerg von IHS Markit, London, warnte vor der schwierigen Liefersituation bei dem Werkstoff. Verantwortlich dafür sei die weiterhin unsichere Versorgung mit dem PA-66-Vorprodukt Adiponitril (ADN). Weltweit existieren nur vier Großanlagen für ADN. Fällt eine davon aus, entsteht bereits eine Knappheit und der Preis für das ADN und somit auch für PA 66 erhöht sich deutlich (siehe auch Kunststoffe 10/2019, S. 72). In den vergangenen Jahren war das immer wieder der Fall. Abhilfe sollte eine fünfte Großanlage in China schaffen. Sie wurde allerdings nie fertiggestellt, da es bei der Inbetriebnahme zu einer Explosion kam.

Deitmerg geht deshalb davon aus, dass sich die Liefersituation bei PA 66 in den nächsten drei Jahren nicht entspannen wird. Ab dann könnten zusätzliche Produktionsanlagen für ADN die Lage entschärfen. Ob diese aber wirklich fertiggestellt werden, sei weiterhin unklar. Als sinnvolle Alternative in vielen Fällen empfiehlt Deitmerg einen Umstieg auf PA 6. Bei diesem Werkstoff sei die Liefersicherheit gegeben. Das Beispiel PA zeigt ihm zufolge sehr gut, dass Unternehmen nicht nur auf die Preise und die Kapazitäten der Werkstoffe achten müssten, sondern auch auf die der Vorprodukte. Nur so würden sich aussagekräftige Prognosen über die künftige Liefersituation erstellen lassen.

Ähnlich kritisch bewertete auch Günter Prautzsch, Business Development Manager bei dem Compoundierer Akro-Plastic, die Situation bei PA 66. In seinem Vortrag ermutigte er die Bauteilehersteller, über einen Wechsel zu PA 6 nachzudenken. Ihm zufolge existieren für die meisten Anwendungen Alternativen aus PA 6, die die Anforderungen genauso erfüllen. In manchen Bereichen sei PA 6 sogar besser, etwa beim Langzeitalterungsverhalten. Natürlich gebe es bei einem Materialwechsel auch immer Risiken. Die mit PA 66 verbunden Risiken schätzt er aber als deutlich schwerwiegender ein.

Die gute Recyclingfähigkeit von PA 66 hob hingegen Dr. Elke Metzsch-Zilligen vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) hervor. Sie hat mit ihrem Forschungsteam das werkstoffliche Recycling von flammgeschütztem glasfasergefülltem PA 66 untersucht. Ihren Erkenntnissen nach eignet sich das Material sehr gut für mechanisches Recycling, da die physischen Eigenschaften dadurch nur geringfügig verringert werden. Verantwortlich dafür ist unter anderem die abnehmende Länge der Glasfasern. Auch der Flammschutz leidet ihr zufolge nicht unter der Wiederverwertung.

Obwohl Brennstoffzellenfahrzeuge in Europa eine deutliche geringere Rolle spielen als etwa in Japan, wurde von den Tagungsteilnehmern dennoch viel über die Technologie diskutiert. Das Interesse an der Brennstoffzelle ist weiterhin groß. Das zeigte auch der Vortrag von Dr. Ulrich Misz von der Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH, Duisburg, zur Entwicklung von Qualifizierungsmethoden für Kunststoffe in Brennstoffzellensystemen. Er stellte eine neue Prüfkammer für In-situ-Messungen vor und berichtete von Erfahrungen bei solchen Untersuchungen. Auch in Europa wird somit weiterhin an der Technologie gearbeitet.

Wie vielschichtig viele der aktuellen Herausforderungen in der Automobilbranche sind, etwa beim Thema Nachhaltigkeit und Materialauswahl, zeigte die Tagung Kunststoffe automotive Powertrain erneut sehr gut. Gleichzeitig gab sie einen guten Einblick, wie sich viele der Probleme lösen lassen: Es kommt nur auf den richtigen Kunststoff an.

Bild 1. Heiß diskutiert wurden nicht nur die verschiedenen Antriebstechnologien, sondern auch Materialthemen, wie PA 6 vs. PA 66 

Wie sich eine Ökobilanz für Bauteile und die unterschiedlichen Fahrzeuge erstellen lässt, erklärte Milan Jovanović, Leiter der Lebenszyklusanalyse bei BMW, auf der Tagung

KAP - Hauptartikel

Automotive

Elektronik

Brennstoffzelle

Stromversorgung

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Brennstoffzellen

Mobilität

Polyamide

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

pro-K fordert differenzierte Betrachtung von Melaminkunststoffen

Bambusfasern als Füllstoff machen Geschirr aus Melamin-Formaldehyd-Harz zu einem Produkt mit Öko-Image. Eine Risikobewertung deckte kürzlich bei einzelnen Bechern allerdings ein Gefahrenpotenzial für die Gesundheit auf. Nun steht zu befürchten, dass auch unbedenkliches Geschirr fälschlicherweise in Verruf kommt.

Bambusfasern als Füllstoff machen Geschirr aus Melamin-Formaldehyd-Harz zu einem Produkt mit Öko-Image. Eine Risikobewertung deckte kürzlich bei einzelnen Bechern allerdings ein Gefahrenpotenzial für die Gesundheit auf.

Der pro-K Industrieverband für Halbzeuge und Konsumprodukte aus Kunststoff e. V., Frankfurt, nimmt eine kürzlich vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) vorgelegte Studie zu Melaminkunststoffen zum Anlass, eine differenziertere Betrachtungsweise zu fordern. Hintergrund ist eine Veröffentlichung, die sich im Kern mit Bechern auseinandersetzt, die Bambusfasern als Füllstoff aufweisen, und dabei auch andere Melaminkunststoffartikel mit einbezieht.

Die am 25. November 2019 veröffentlichte Stellungnahme Nr. 046/2019 des BfR (siehe Kasten) führt laut pro-K zu einer Vermischung von Tatsachen in Bezug zu anderen Kunststoffartikeln aus Melamin. „Importierte Coffee-to-go-Becher ungewisser Herkunft- und Herstellungsverfahren können nicht mit hochwertigem Melamingeschirr unter einen Hut gesteckt werden“, hebt Ralf Olsen, Hauptgeschäftsführer des pro-K Industrieverbandes, hervor.

„Hochwertige Melamin-Kunststoffprodukte, die für den Lebensmittelkontakt vorgesehen sind, sind unbedenklich auch für solche Speisen geeignet, die zunächst heiß in Tassen oder Teller eingefüllt werden“, so Olsen weiter. Melaminkunststoffartikel haben sich nach seiner Ansicht bereits seit Jahrzehnten auf dem Markt sowohl für kalte als auch warme Lebensmittelzubereitungen bewährt, bei denen die Temperatur kurzfristig auf mehr als 70 °C steigen darf. Daher können in diese Teller oder Tassen heiße Medien eingefüllt werden, ohne dass es zu Problemen kommt.

Dieser Betrachtungsweise hatte sich das Bundesinstitut für Risikobewertung in der Vergangenheit auch immer angeschlossen, argumentiert der pro-K, so etwa in der BfR-Stellungnahme Nr. 12/2011 vom 9. März 2011. Eine differenzierte Betrachtungsweise zu Melaminkunststoffartikeln sei daher wichtig, um den Herstellern von hochwertigen Melaminprodukten den Rücken zu stärken.  (kk)

Hochwertige Melamin-Kunststoffprodukte, die für den Lebensmittelkontakt vorgesehen sind, sollten bei der Diskussion nicht mit Coffee-to-go-Bechern in einen Topf geworfen werden

Bild 1. Formaldehyd-Migration: Bei 24% der Bambusware traten deutlich überhöhte Migrationswerte auf, während das Gros (Insert) unter oder nur wenig über dem Grenzwert lag

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) hat sich in seiner Studie auf Ergebnisse zur Formaldehyd-Freisetzung aus 366 Bechern, Tassen und Schalen (138 aus „herkömmlichem“ Melamin-Formaldehyd-Harz (MFH) und 228 aus „Bambusware“) sowie zur Melamin-Freisetzung aus 291 Gegenständen (111 aus „herkömmlichem“ MFH und 180 aus „Bambusware“) gestützt. Zur Bewertung eines Gesundheitsrisikos hat das BfR die geschätzten täglichen Aufnahmemengen mit gesundheitlichen Richtwerten, so genannten duldbaren täglichen Aufnahmemengen (TDI) verglichen. Ein TDI beschreibt die Menge eines Stoffes, die Verbraucherinnen und Verbraucher täglich ein Leben lang ohne gesundheitliches Risiko aufnehmen können. Da Formaldehyd auch natürlicherweise in einigen Lebensmitteln enthalten ist, hat das BfR zusätzlich eine maximal duldbare Formaldehyd-Konzentration eines Nahrungsmittels abgeleitet, die sich aus der Freisetzung von Formaldehyd aus einem Lebensmittelkontaktmaterial ergibt.

Die Formaldehyd-Freisetzung war bei etwa einem Viertel des „Bambusware“-Geschirrs so hoch, dass der TDI um das bis zu 30-fache für Erwachsene bzw. um das bis zu 120-fache für Kinder überschritten wurde. Auch die maximal duldbare Formaldehyd-Konzentration wurde durch die Freisetzung aus allen Geschirrproben dieser Gruppe deutlich überschritten (bis zum etwa 90-fachen). Für den Rest des untersuchten „Bambusware“-Geschirrs war die Formaldehyd-Freisetzung jedoch deutlich niedriger (Bild 1). Dennoch lag sie im Schnitt etwa 30 % höher als die Freisetzung aus „herkömmlichem“ MFH-Geschirr.

In Bezug auf Melamin zeigt sich, dass das „Bambusware“-Geschirr im Mittel eine mehr als doppelt so hohe Freisetzung aufweist wie „herkömmliches“ MFH-Geschirr. Für Erwachsene stellen die gemessenen Melamin-Freisetzungen kein Gesundheitsrisiko dar. Kleinkinder, die sehr häufig heiße Lebensmittel aus MFH-Geschirr und insbesondere aus „Bambusware“ verzehren, können jedoch täglich bis zur dreifachen Menge des TDI aufnehmen.

Aus Sicht des BfR ist ein erhöhtes Gesundheitsrisiko möglich, wenn Verbraucherinnen und Verbraucher täglich heiße flüssige Nahrungsmittel in Geschirr aus MFH abfüllen und zu sich nehmen. Bei einer langfristigen täglichen Verwendung von „Bambusware“-Geschirr mit besonders hoher Formaldehyd-Freisetzung hält das BfR ein erhöhtes Gesundheitsrisiko sogar für wahrscheinlich. Außerdem zeigte sich bei wiederholten Tests an ein und demselben Geschirr eine zunehmende Freisetzung von Melamin. Dies deutet darauf hin, dass das Material durch heiße Flüssigkeiten angegriffen und zerstört wird.

MFH ist demnach nach Ansicht des BfR generell nicht für den wiederholten Gebrauch im Kontakt mit heißen flüssigen Nahrungsmitteln geeignet, wie dies beispielsweise bei Mehrweg-Coffee-to-go-Bechern oder -Tassen der Fall ist.

Weitere Informationen und Grafiken finden Sie unter <a href="http://www.kunststoffe.de/9991622">www.kunststoffe.de/9991622</a>

Warum Folie aus Altkunststoff nicht zwangsläufig nachhaltig ist

Das steigende Aufkommen an Kunststoffabfällen und die wachsende Verschmutzung der Meere durch solche Abfälle haben den nachhaltigen Umgang mit Kunststoffprodukten zunehmend in den gesellschaftlichen und politischen Fokus gerückt. Sowohl Recycling als auch Biokunststoffe können Bausteine einer Strategie für mehr Nachhaltigkeit sein, sind aber nicht frei von Nebenwirkungen. Um irrationale Entscheidungen zu vermeiden, gilt es daher, ihre Auswirkungen umfassend zu bewerten.

Das steigende Aufkommen an Kunststoffabfällen und die wachsende Verschmutzung der Meere durch solche Abfälle haben den nachhaltigen Umgang mit Kunststoffprodukten zunehmend in den gesellschaftlichen und politischen Fokus gerückt.

Trotz aller Kritik, die es an Kunststoffen in der Öffentlichkeit gibt (Bild 1), leisten diese Werkstoffe schon lange einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit, etwa durch Treibstoffeinsparungen im Transport aufgrund der durch ihren Einsatz im Vergleich zu anderen Materialien verringerten Fahrzeuggewichte und leichterer Verpackungen. Problematisch ist jedoch, dass bisher keine eindeutigen Handlungsempfehlungen zur Steigerung der Nachhaltigkeit von Kunststoffprodukten existieren.

Denn höhere Recyclingraten bedeuten nicht notwendigerweise eine gesteigerte Ressourceneffizienz, und Biokunststoffe stehen durch den Einsatz von Pestiziden und den hohen Wasserverbrauch sowie die schlechten Arbeitsbedingungen beim Anbau in der Kritik [1, 2]. Es stellt sich also die Frage, welche Maßnahmen im spezifischen Anwendungsfall sinnvoll sind und zu einer messbaren Steigerung der Nachhaltigkeit beitragen.

Wie lässt sich Nachhaltigkeit  umfassend bewerten?

Nachhaltigkeit basiert allgemein auf drei Säulen: der ökologischen, der ökonomischen und der sozialen Nachhaltigkeit [3]. Die ökologischen Probleme des 21. Jahrhunderts umfassen unter anderem globale Erwärmung, Ressourcenverbrauch, Zerstörung der Artenvielfalt und Gefährdung der menschlichen Gesundheit. Zu den ökonomischen Problemdimensionen gehören Instabilitäten der Finanzmärkte, Staatsverschuldung sowie negative Entwicklungen auf dem Arbeitsmarkt. Als soziale Problemfelder werden Armut, demografische Fehlentwicklungen, gewaltsame Konflikte und Chancenungleichheit angeführt [4]. Die Gewichtung der einzelnen Felder ist umstritten, jedoch wird der ökologischen Nachhaltigkeit die höchste Priorität zugeschrieben [5].

Um die ökologische Nachhaltigkeit z. B. eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus zu bewerten, können Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Analysis, LCA) erstellt werden [6]. Mit der Einführung der DIN EN ISO 14040 hat das Europäische Komitee für Normung (CEN) am 19. Juni 2006 Grundsätze und Rahmenbedingungen für die LCA-Erstellung festgelegt, deren Phasen und Zusammenwirken (Bild 2) die DIN EN ISO 14044 detaillierter beschreibt [7, 8].

Zahlreiche Studien zur LCA-Erstellung für Kunststoffprodukte wurden bereits veröffentlicht [9 bis 11]. Obwohl die Ergebnisse der Studien Empfehlungen für mehr Nachhaltigkeit liefern können, müssen die Aussagen immer in ihrem jeweiligen Kontext betrachtet werden. Zudem sind die Aussagen nicht allgemeingültig.

Dies liegt trotz Normung an fehlenden Standards, sodass die jeweilige Wahl der

<ul><li>funktionellen Einheit,</li><li>Allokationsmethode,</li><li>Sachbilanz und</li><li>Methode zur Wirkungsabschätzung</li></ul>

das Ergebnis einer Lebenszyklusanalyse stark beeinflusst.

Vor diesem Hintergrund entwickelte die Reifenhäuser Group, Troisdorf, in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen eine allgemeingültige Berechnungsmethode zur Erstellung einer LCA, die alle relevanten Energie- und Stoffströme entlang des Lebenszyklus von Kunststofffolien und -vliesen beinhaltet.

Das Berechnungskonzept soll vor allem Produktdesigner bei der Entwicklung von nachhaltigen Kunststoffprodukten unterstützen. Die Analyse umfasst den gesamten Lebenszyklus der Kunststoffprodukte: Der Untersuchungsrahmen beinhaltet demnach die Herstellung bzw. Förderung der Rohstoffe, die Verarbeitung der Rohstoffe zu Kunststoffgranulat, die Weiterverarbeitung in der Extrusion und die thermische Entsorgung oder das werkstoffliche Recycling unter Berücksichtigung aller erforderlichen Transportwege.

Aufbau einer allgemeingültigen  Berechnungsmethode

Im Folgenden werden die Rahmenbedingungen für die entwickelte Berechnungsmethode zur Erstellung einer Lebenszyklusanalyse vorgestellt:

Als funktionelle Einheit für die Rollenbahn aus Folie oder Vlies wird im zu erstellenden Berechnungskonzept 1 m² des Produkts angesetzt, was auch in bisherigen Studien geläufig ist [9 bis 11]. Dabei ist zu beachten, dass zur Vergleichbarkeit zweier Produkte jeweils auf die Funktionserfüllung geachtet werden muss. Zwei Folien oder Vliese können also nur verglichen werden, wenn beide die zur Funktionserfüllung erforderlichen Eigenschaften besitzen, sich also z. B. hinsichtlich der Barriereeigenschaften oder der mechanischen Kennwerte nur unwesentlich unterscheiden.

Wird in einer LCA zusätzlich der Einsatz von Rezyklat bilanziert, ist eine Aufteilung der Verantwortung über die Umweltauswirkungen des Recyclingprozesses erforderlich. Fraglich ist, ob der Inverkehrbringer des recyclingfähigen Produkts oder der Verwender des daraus erzeugten Rezyklats für die Umweltauswirkungen des Recyclingprozesses aufkommen muss und wie eine Gutschrift für recyclingfreundliches Design vergeben werden kann. Hier bestehen unterschiedliche Methoden für die Zuteilung der Umweltlasten über den Lebensweg (Allokation).

Unter der Annahme, dass auf dem derzeitigen Markt sowohl das Inverkehrbringen als auch die Abnahme von Recyclingmaterial gefördert werden müssen, geht die vorliegenden Studie von einer 50:50-Allokation aus [12], die die Verwendung von Rezyklat und die Herstellung von recycelbaren Produkten gleichermaßen fördert. Bild 3 zeigt schematisch die Allokation der Verantwortlichkeiten. Dabei tragen Anwender A und C die Kosten für die Herstellung des Primärmaterials und für die Entsorgung des Produkts zu gleichen Anteilen und zudem jeweils 50 % der Recyclingkosten. Anwender B muss demnach nur 50 % der Kosten des vor- bzw. nachgeschalteten Recyclingprozesses übernehmen, da er das aus dem Kreislauf entnommene Material auch wieder in Umlauf bringt. Anwender B weist also stets den geringsten Wert in der Ökobilanz auf, sofern der Recyclingprozess vorteilhaft gegenüber der Herstellung und der Verwertung von Primärmaterial ist.

Für die Datenerhebung in der Sachbilanz werden alle relevanten Energie- und Stoffströme entlang des gesamten Lebenswegs der Extrusionsprodukte Folie und Vlies aufgezeigt (Bild 4). Die Prozessschritte umfassen den Einsatz von Rezyklat, die Materialherstellung petrochemischer sowie biobasierter Kunststoffe, die Extrusion, die Entsorgung und den Transport.

Die Daten zur Erstellung der LCA stammen aus Produktionsdaten von Reifenhäuser, Angaben von Rohstofflieferanten und aus der SimaPro-Datenbank. SimaPro ist ein Software-Tool (Hersteller: Pré Consultants BV, Amersfoort/Niederlande) zur LCA-Erstellung, das zahlreiche Datenbanken enthält. Die Bilanzen der einzelnen Prozessschritte (detailliert erläutert in [13]) werden zu einer Gesamtbilanz zusammengefasst, die in einem letzten Schritt hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit bewertet werden muss. Der CO2-Fußabdruck (Carbon Footprint) ist hier nicht ausreichend, da er insbesondere bei der Verwendung biobasierter Kunststoffe das Ergebnis verfälscht. So werden beispielsweise Versauerung (saurer Regen), Eutrophierung oder Wasser- und Flächenbedarf in der Landwirtschaft nicht berücksichtigt [10, 14]. Eutrophierung bezeichnet dabei den Eintrag von phosphor- oder stickstoffhaltigen Nährstoffen in Ökosysteme durch landwirtschaftliches Düngen, Abwasser und Verbrennungsprozesse. Auswirkungen der Versauerung sind beispielsweise Fischsterben, Waldschäden, Vegetationsschäden durch Auswaschung der Nährstoffe und Grundwasserkontamination durch remobilisierte Schwermetalle [3, 10, 14].

Zur besseren Wirkungsabschätzung eignet sich die ReCiPe-Methode (Bild 5), die aus den Ergebnissen der Sachbilanz 18 Wirkungskategorien identifiziert und zu den drei Kategorien „Humantoxizität, Ökotoxizität und Ressourcen“ zusammenfasst [15]. Der CO2-Fußabdruck ist dabei in der Wirkungskategorie „Globale Erwärmung“ enthalten.

„Humantoxizität“ beschreibt die Auswirkungen durch Freisetzung von Chemikalien in die Umwelt und die damit verbundenen gesundheitlichen Schäden an Menschen [17]. Als Skala dient hierbei die durch Krankheiten wie Krebs gesunkene Lebenserwartung und die damit verlorenen Lebensjahre bzw. die damit verlorene Lebensqualität, ausgedrückt durch den DALY-Index (Disability Adjusted Lost Life Years) [18].

Unter „Ökotoxizität“ sind die Auswirkungen von schädlichen Substanzen auf terrestrische und aquatische Organismen zu verstehen [3, 19]. Durch die Aufnahme von Schadstoffen oder Veränderungen der Lebensbedingungen kann es zu Veränderungen einzelner Organismen, einer gesamten Population oder des Ökosystems kommen. Die Kennzahl „species/FU“ bezieht sich auf den lokalen Verlust einer Spezies in einem Ökosystem und die damit einhergehenden Folgen [3, 18].

Die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit erfolgt durch den „Ressourcenverbrauch“, der die Kosten des Produkts in US-Dollar (USD) pro funktioneller Einheit beschreibt.

Bilanzierung anhand verschiedener Anwendungsbeispiele

Nachdem das Berechnungskonzept erstellt wurde, kann im Folgenden die Bilanzierung von Anwendungsbeispielen erfolgen. Dabei werden verschiedene Folien verglichen, die jeweils ähnliche Eigenschaften besitzen und für die gleichen Anwendungen geeignet sind. Die Daten basieren auf realen Produktionsdaten. Um die Auswirkungen der dargestellten Werte besser abschätzen zu können, sind in den Diagrammen zusätzlich die Werte der Humantoxizität, Ökotoxizität und der Ressourcen für eine 1 km lange Pkw-Fahrt mit einem Dieselmotor der Euro-5-Norm aufgeführt.

In einem ersten Beispiel werden die Umweltauswirkungen von Obst- und Gemüsebeuteln aus petrochemischen sowie biobasierten Kunststoffen zur Verwendung in der Obst- und Gemüseabteilung in Supermärkten bilanziert (Bild 6) und in der Bilanz Entsorgungsszenarien für die Beutel verglichen. Dafür kommen die thermische Verwertung (Szenarien S1, S3, S5) und das nicht sortenreine werkstoffliche Recycling (S2) infrage. Ein sortenreines Recycling, wie es bei Produktionsabfällen möglich ist, wird hier nicht betrachtet, da die Beutel in Privathaushalten im Gelben Sack entsorgt werden. Es wird zudem für den Biokunststoff PLA das hypothetische Szenario der Heimkompostierung (S4) bilanziert.

Die geringsten Humantoxizitätswerte erreichen PE-HD-Obstbeutel (Szenarien S1 und S2), wobei das Recycling (S2) noch etwas besser abschneidet als die thermische Verwertung (S1). In der Ökotoxizität erzielt S1 sogar einen negativen Wert, weil eine thermische Verwertung zur Substitution von Energie führt. Da der Heizwert von Polyolefinen (bis zu 44 MJ/kg) sogar über dem Heizwert von Heizöl (42 MJ/kg) liegt, kann so viel Energie substituiert werden, dass die Ökotoxizität der Herstellung überkompensiert wird [20]. Der Ressourcenverbrauch in Szenario S2 ist geringer als der in S1, weil sich das werkstoffliche Recycling ressourcenschonend auswirkt.

Die Szenarien S3 bis S5 behandeln biobasierte Kunststoffe (PLA), die ressourcenschonender als petrochemische Kunststoffe sind, allerdings erhöhte Werte in der Human- sowie Ökotoxizität aufweisen. Dieser Anstieg ist der Eutrophierung sowie dem Wasser- und Flächenbedarf in der Landwirtschaft geschuldet, der für den Anbau des Mais benötigt wird. S3 und S4 vergleichen die Entsorgung durch thermische Verwertung und Kompostierung von PLA.

Es zeigt sich, dass die Kompostierung Vorteile beim Ressourcenverbrauch besitzt, während die thermische Verwertung in der Human- und Ökotoxizität besser abschneidet, was ebenfalls eine Folge der Energiesubstitution bei der thermischen Verwertung ist. Szenario S5 betrachtet eine PLA-Herstellung aus brasilianischem Zuckerrohr statt aus deutschen Zuckerrüben. Der dafür nötige zusätzliche Schiffstransport über 10 000 km erhöht zwar die Human- und Ökotoxizität, spart jedoch im Vergleich zu petrochemischem Kunststoff Ressourcen ein.

In einem weiteren Beispiel wird Verpackungsfolie aus Primärmaterial (virgin-PE, vPE) mit Verpackungsfolie aus Rezyklat (rPE) verglichen. Die Folie ist für industrielle Anwendungen bestimmt, wie beispielsweise für Verpackungen von Matratzen. Die jeweiligen Szenarien sind Bild 7 zu entnehmen.

Die Referenzfolie (S1) ist 100 μm dick. Da sich üblicherweise die mechanischen Kennwerte beim Einsatz von Rezyklat verschlechtern, wird die Dicke der rPE-Folie auf 150 μm (S3) erhöht, für eine bessere Vergleichbarkeit aber ebenfalls eine rPE-Folie mit 100 μm (S2) betrachtet. Da die lediglich aus PE bestehende Folie sortenrein entsorgt werden kann, wird sie als recyclingfähig angesehen.

Wie Bild 7 zeigt, wirkt sich der Einsatz von Rezyklat (S2) positiv auf die Schonung von Ressourcen und die Humantoxizität aus, bringt allerdings eine höhere Ökotoxizität mit sich als S1. Ursache dafür ist einerseits der zusätzliche Wasser- und Energieverbrauch beim Recycling (S2) und andererseits die höhere energetische Gutschrift, die die vPE-Folie in der thermischen Verwertung erhält, was die Ökotoxizität in S1 verringert.

Szenario S3 zeigt, dass der Vorteil des Rezyklateinsatzes in der Kategorie Humantoxizität bei steigender Foliendicke schnell aufgebraucht ist. Szenario S4 bilanziert zudem werkstoffliches Recycling von Primärmaterial in China, bei dem ein Transport des Materials via Schiff von 12 000 km in die Berechnung einfließt und zu einer deutlich schlechteren Wirkungsabschätzung führt als bei wertstofflichem Recycling in Deutschland (S1).

Interessant ist zudem der Vergleich mit der Bilanzierung von Kraftpapier. Gegenüber der Verwendung von Kunststoff in Form von Primärmaterial lassen sich durch den Einsatz von Kraftpapier fossile Ressourcen schonen, jedoch verschlechtert sich durch dessen Einsatz die Human- sowie die Ökotoxizität auf Basis der der SimPro-Datenbank entnommenen Werte deutlich.

Die Bewertung der Nachhaltigkeit eines Produkts erfolgt im Allgemeinen durch Lebenszyklusanalysen auf Basis des CO2-Fußabdrucks. Dieser ist jedoch für eine vollständige ökologische Bewertung nicht ausreichend, sodass auf ein Berechnungskonzept mit dreidimensionaler Wirkungsabschätzung zurückgegriffen wurde. Das erstellte Berechnungskonzept konnte zeigen, dass der Rezyklateinsatz grundsätzlich ein sinnvoller Ansatz zur Nachhaltigkeitssteigerung ist, allerdings nur bei gleichbleibendem Materialaufwand und abhängig von der Polymerart.

Gegenüber petrochemischen Kunststoffen tragen biobasierte Kunststoffe sogar unter Berücksichtigung langer Transportwege zur Ressourcenschonung bei, erhöhen allerdings die Human- und Ökotoxizität.

Eine Kompostierung erweist sich als wenig sinnvoll, da die im Kunststoff enthaltene Energie nicht zurückgewonnen wird. Zudem wird deutlich, dass eine Substitution von Kunststoff durch Papier im Hinblick auf deutlich schlechtere Werte in der Human- sowie Ökotoxizität nicht unbedingt eine sinnvolle Alternative darstellt.

Die Bilanzierung dreier Kategorien schafft zwar die Basis für umfassende Analysen, erlaubt es jedoch nicht, eine unmittelbare Handlungsempfehlung abzuleiten, da dafür Richtlinien zur Priorisierung der Kategorien nötig wären. Weiterhin muss die Datengrundlage verbessert werden, um z. B. die Aufwände im Recyclingprozess detaillierter zu berücksichtigen.

[1] Falck, M.: Die dunkle Seite des Zuckers. Frankfurter Allgemeine Zeitung, 01. April 2015

[2] Grefenstein, A.: Flexible Verpackungslaminate – Ressourceneffizienz und Recyclierbarkeit. VDI-Jahrestagung Extrusionstechnik, Köln, 22. Juni 2017

[3] Klöpffner, W.; Grahl, B.: Ökobilanz (LCA) – Ein Leitfaden für Ausbildung und Beruf. Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2009

[4] Rogall, H.: Nachhaltige Ökonomie. In: Volkswirtschaftslehre für Sozialwissenschaftler, Springer Fachmedien, Wiesbaden, 2013

[5] Grunwald, A.; Kopfmüller, J.: Nachhaltigkeit. Eine Einführung. 2. Auflage, Campus Verlag, Frankfurt, 2012

[6] Ellen MacArthur Foundation: The New Plastics Economy – Rethinking the future of plastics. Ellen MacArthur Foundation, 2016

[7] N.N.: DIN EN ISO 14040 – Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und Rahmenbedingungen. Deutsche Norm, 2006

[8] N.N.: DIN EN ISO 14044 – Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen. 2006

[9] Siracusa, V.; Ingrao, C.; Giudice, A.: Environmental assessment of a multilayer polymer bag for food packaging and preservation. An LCA approach. Elsevier Ltd. 2014

[10] Vidal, R.; Martinez, P.; Mulet, E.: Environmental assessment of biodegradable multilayer film derived from carbohydrate polymers. Springer Science+Business Media, LLC 2007

[11] Detzel, A.; Kauertz, B.; Derreza-Greeven, C.: Untersuchung der Umweltwirkungen von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen. Umweltbundesamt, Texte 52/2012, Dessau-Roßlau, Oktober 2012

[12] Detzel, A.; Wellenreuther, F.; Kunze, S.: Ökobilanz von Müllbeuteln. Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, 2009

[13] Pfisterer, I.: Erstellung eines Konzepts zur Berechnung des Carbon Footprints von Kunststoffprodukten in der Extrusion. Institut für Kunststoffverarbeitung, RWTH Aachen, Masterarbeit, 2019 – Betreuer: L. Kraus

[14] Endres, H.; Siebert-Raths, A.: Engineering Biopolymers. Carl Hanser Verlag München, 2011

[15] Goedkoop, M.; Huijbregts, M.; Heijungs, R.: ReCiPe 2008: a life cycle impact assessment method with comprised category indicators at the midpoint and endpoint level. Ruimte en Milieu, 2008

[16] Huijbregts, M.; Steinmann, Z.; Elshout, P.: ReCiPe 2016 – A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. National Institute for Public Health and the Environment, Niederlande, 2016

[17] Humbert, S.; Schryver, A; Bengoa, X.: IMPACT 2002+: User Guide. Version Q2.21, Quantis, 2012

[18] Goedkoop, M.; Spriensma, R.: The Eco-indicator 99 – A damage oriented method for Life Cycle Impact Assessment. PRé Consultants, Amersfoort, Niederlande, 2001

[19] Adensam, H.; Ganglberger, E.; Gupfinger, H.: Wieviel Umwelt braucht ein Produkt? Studie zur Nutzbarkeit von Ökobilanzen für Prozess- und Produktvergleiche. Österreichisches Ökologie Institut, Wien, Oktober 2000

[20] Elsner, P.; Eyerer, P; Hirth, T.: Kunststoffe – Eigenschaften und Anwendungen. 8. Auflage, Springer Verlag Heidelberg, 2012

Bild 1. Herausforderungen bei der Produktion und Verwendung von Kunststoffen und Forderungen der Gesellschaft 

Bild 2. Phasen der Erstellung einer Ökobilanz nach DIN EN ISO 14040/14044 [7] 

Bild 3. Allokation der Verantwortlichkeiten für die Verwendung von Rezyklat und die Herstellung von recycelbaren Produkten bei einer 50:50-Aufteilung

Wenn schon Folie, dann wenigstens ein Material mit Recyclinganteilen – so die landläufige Meinung, die davon ausgeht, dass im Kreis geführte Stoffe quasi automatisch nachhaltiger sind. Dass es so einfach nicht ist, zeigt eine detaillierte Lebenszyklusanalyse, die alle relevanten Energie- und Stoffströme auf Basis einer allgemeingültigen Berechnungsmethode berücksichtigt

Bild 4. Lebensweg und betrachtete Prozess- und Transportschritte zur Erstellung einer Sachbilanz mit SimaPro auf Basis von Datenquellen von Reifenhäuser

Bild 5. Methode der Wirkungsabschätzung nach ReCiPe 2016 [16]

Bild 6. Bilanzierung von Obst- und Gemüsebeuteln zur Verwendung im Supermarkt aus fossilem und biobasiertem Kunststoff

Bild 7. Bilanzierung einer Verpackungsfolie für minderwertige Anwendungen aus Primärmaterial und Rezyklat

kk_SPEC_IKV_LCA - Hauptartikel

Lars Kraus, M. Sc., ist Gruppenleiter Verfahrenstechnik Extrusion am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen; <a href="mailto:lars.kraus@ikv.rwth-aachen.de">lars.kraus@ikv.rwth-aachen.de</a>

Dr.-Ing. Tim Pohl ist Director Business Development & Sustainability bei der Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik, Troisdorf.

Ilka Pfisterer, M. Sc., hat ihre Abschlussarbeit <a href="http://[13]">[13]</a> bei Reifenhäuser und am IKV geschrieben.

Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann ist Inhaber des Lehrstuhls für Kunststoffverarbeitung und Leiter des IKV.

Martin Facklam, M. Sc., ist Abteilungsleiter Extrusion und Kautschuktechnologie am IKV.

Verpackungsmaterial

Logistik

Recycling

Umweltmanagement

Flachfolienanlagen

Blasfolienextrusion

Flachfolien- und Plattenextrusion

Nachhaltigkeit

Folien

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Folienblasanlagen

Kreislaufwirtschaft

Wie sich Folienverpackungen weiterentwickeln müssen

Die Marschrichtung scheint klar: Mehrschichtverpackungen müssen künftig besser recycelbar sein – aber was heißt das technisch? Und welche Lösungen braucht und akzeptiert der Markt? Nicht nur die Markenartikler werden bei ihren Spezifikationen umdenken müssen.

Die Marschrichtung scheint klar: Mehrschichtverpackungen müssen künftig besser recycelbar sein – aber was heißt das technisch? Und welche Lösungen braucht und akzeptiert der Markt?

Bei seinem Amtsantritt im Sommer 2019 hat Alexander Baumgartner als frischgebackener Vorsitzender von Flexible Packaging Europe (FPE) angekündigt, dass er „in diesen für die Verpackungsindustrie bewegten Zeiten“ tatkräftig an so zentralen Themen wie Recyclingfähigkeit, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit arbeiten will. Das von ihm geleitete Unternehmen Constantia Flexibles ließ wenig später mit dem Produktionsstart einer Monomaterialfolie aufhorchen, zumal das Werk nicht im meist als fortschrittlich wahrgenommenen Europa, sondern in Indien steht. Viel Stoff also für ein Gespräch über die veränderten Anforderungen an Verpackung aus Kunststoff.

Kunststoffe: Herr Baumgartner, Sie sind nicht nur CEO eines großen Herstellers für flexible Verpackungen, sondern seit Mitte des Jahres auch Vorsitzender des Verbands Flexible Packaging Europe. Um welche Materialien geht es da?

Mag. Alexander Baumgartner: Im Verband sind Unternehmen, die flexible Verpackung für Industrie und Markenartikler herstellen. Zu etwa 80 Prozent reden wir da von Kunststoff. Einzelne Unternehmen bieten auch zusätzlich noch Verpackungen aus Papier oder Aluminium an, so wie mein Unternehmen, Constantia Flexibles. Aber vieles von dem, was früher eine Alu-Komponente hatte, kann heute rein in Kunststoff verpackt werden.

Dreht sich diese Entwicklung nun wieder, weil Kunststoff in die Kritik geraten ist?

Diese Diskussion in der Öffentlichkeit ist ja nicht sehr rational. Wir als Industrie wollen etwas produzieren, was in einer Kreislaufwirtschaft wieder eine Verwendung hat. Das lässt sich umso leichter bewerkstelligen, je reiner das Material ist. Bei Kunststoff läuft das dann auf Monomaterial hinaus. Alles, was auf Basis mehrerer Materiallagen gemacht ist, hat es heute schwer.

Was heißt Monomaterial in der Praxis? Wir reden ja dabei nicht von 100 % eines Polymers.

Die Grenze für weitere Stoffe liegt bei fünf Prozent. Dafür gibt es zwei Grundlagen: einerseits gesetzliche Regelungen, andererseits technische Anforderungen beim Recycling, also wie viel Verunreinigungen man beim Sortieren und Trennen der Materialströme bewältigen kann.

Lange Zeit verlief die Entwicklung in Richtung noch mehr Schichten und Kombination unterschiedlicher Polymere. Heute stehen wir vor der Herausforderung, ähnliche Eigenschaften mit Monomaterialien zu erreichen.

Absolut. Wir sind ja als Industrie alle ganz stolz auf ein Dutzend extrem dünner Folienlagen, die aneinanderkleben und so eine flexible Verpackung mit perfekter UV-, Sauerstoff-, Wasserdampf- und Was-nicht alles-Barriere ergeben. Das ist eine tolle Ingenieurleistung, das muss man anerkennen. Aber wir müssen uns heute als Industrie überlegen, ob eine solche Verpackung noch zeitgemäß ist, wenn sie nur für eine einmalige Verwendung bestimmt ist und dann thermisch verwertet werden muss. Die Mehrlagigkeit ist kein Problem, aber insgesamt muss man sich auf eine Kunststofffamilie beschränken, um recyclingfähige Verpackungen zu erhalten.

Können Sie da Ihren Kunden heute schon Verpackungslösungen zur Verfügung stellen, die alle Anforderungen erfüllen?

 Jeder in der Industrie arbeitet seit Jahren an Monomaterial-Lösungen mit verbesserter Barriere. Wir haben beispielsweise eine Lösung mit Hosokawa Alpine entwickelt und in Indien auf die grüne Wiese gestellt. Seit September produzieren wir dort ein drei- oder fünflagiges Monomaterial auf PE-Basis. Wir erreichen da Barriereeigenschaften, die deutlich über jenen liegen, die bisher bei Monomaterialien sichtbar waren, sowohl für Wasserdampf, Sauerstoff als auch UV.

Das ist natürlich das Betriebsgeheimnis. Wir sind auch noch nicht dort, wo wir mit 12- oder 15-lagigen Verpackungen hingelangt sind. Aber der Weg wird dorthin gehen.

Die signifikanteste Abweichung besteht derzeit noch bei der Wasserdampfbarriere. Aber heute müssen sich auch die Markenartikler die Frage stellen: Sind die Verpackungen zeitgerecht spezifiziert oder gehen sie an den Verbrauchsgewohnheiten vorbei? Ein Kunde von uns hat beispielsweise herausgefunden, dass im Nachfüllpack gekauftes Kakaopulver in der Regel innerhalb der ersten 14 Tage nach dem Kauf umgefüllt wird. Er kann also in der Spezifikation der Haltbarkeit ohne Probleme von heute zwölf auf sechs Monate reduzieren. Mit so reduzierten Anforderungen an Sauerstoff- und Wasserdampfbarrieren kommen wieder Materialien infrage, die vorher als unmöglich galten. Man muss sich also von beiden Richtungen dem Thema nähern: Als Industrie Monomaterialien entwickeln mit höherer Barrierefähigkeit, aber auch die Markenartikler müssen die in unserer westlichen Welt traditionell überspezifizierten Verpackungen wieder ein bisschen an die Notwendigkeiten anpassen.