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16.01.2018

Zweites Leben für flexible Kunststoffverpackungen

Barriere für vollständig wiederverwertbare Monomaterialien

Nach Untersuchungen der MacArthur Foundation gelangen lediglich 14 % der weltweit eingesetzten Kunststoffverpackungen in Recyclinganlagen, während 40 % auf Deponien landen und ein Drittel in empfindlichen Ökosystemen. Vor diesem Hintergrund fand Ende letzten Jahres ein „Circular Packaging Event“ bei GEA in Weert/Niederlande statt, veranstaltet von einem Konsortium bestehend aus Bobst, Borealis, Erema und Henkel. Experten aus der Industrie präsentierten dabei die Full-PE-Laminate-Lösung sowie anderer vollständig recycelbarer Monomaterialien und tauschten sich über Recyclingeigenschaften und Möglichkeiten für ein zweites Leben der Kunststoffverpackungen aus.

  • Ein Konsortium führender Technologieunternehmen präsentierte während des Circular Packaging Events im GEA-Technologiezentrum in den Niederlanden die neuesten Entwicklungen bei recycelfähigen Monomaterialien (© GEA)

    Ein Konsortium führender Technologieunternehmen präsentierte während des Circular Packaging Events im GEA-Technologiezentrum in den Niederlanden die neuesten Entwicklungen bei recycelfähigen Monomaterialien (© GEA)

  • Jacques Timmermans, GEA-Produktentwickler, führte die angepasste Verpackungslinie SmartPacker CX400 Quatro Seal vor (© GEA)

    Jacques Timmermans, GEA-Produktentwickler, führte die angepasste Verpackungslinie SmartPacker CX400 Quatro Seal vor (© GEA)

  • Die Entwicklung der Full-PE-Laminate-Lösung ist ein Gemeinschaftsprojekt von Borealis und einem Konsortium von Partnern entlang der Kunststoff-Wertschöpfungskette (© Borealis)

    Die Entwicklung der Full-PE-Laminate-Lösung ist ein Gemeinschaftsprojekt von Borealis und einem Konsortium von Partnern entlang der Kunststoff-Wertschöpfungskette (© Borealis)

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Eine der wichtigsten Neuheiten, die auf der Veranstaltung vorgestellt wurden, ist eine für flexible Lebensmittelverpackungen geeignete Barrierelösung für vollständig recycelbare Monomaterialien. Das Konzept wurde auf einer Verpackungsmaschine (Typ: GEA SmartPacker CX400) demonstriert.

Aktuelle Herausforderungen für flexibles Verpackungsmaterial

Da nachhaltige und recyclingfähige Verpackungen im Markt für flexible Verpackungen sowohl für Markeneigentümer als auch für Endverbraucher immer wichtiger werden, zieht die Kunststoff- und Verpackungsindustrie auch Monomaterialstrukturen in Betracht, die das Recycling erleichtert.

Heutige Strukturen können oft nicht wiederverwertet werden, da in der Struktur gemischte Polymere verwendet werden, etwa Barrierefolien oder bedruckte Substrate, die typischerweise PET (Polyethylenterephthalat) enthalten, und auf Dichtstoffsubstrate laminiert werden, die nach je Anwendung aus PE (Polyethylen), OPP (orientiertes Polypropylen) oder CPP (Cast Polypropylene, ungerecktes Polypropylen) bestehen.

Eine vollständige PE-Barrierelaminatstruktur zu liefern ist komplex, da die mechanischen Eigenschaften von PE nicht für Bahntransport, Stabilität und Umwandlung optimiert sind und die Hitzeempfindlichkeit der Folie zusätzliche Herausforderungen bei der Verwendung von vakuumbeschichteten Barriereschichten mit sich bringt.

Bedeutung von recycelbaren Verpackungen

Darüber hinaus gab es weitere Einblicke in die wachsende Bedeutung der Recyclingfähigkeit in der flexiblen Verpackungsindustrie. Henkel präsentierte verschiedene Verpackungsdesigns und Konzepte für eine Kreislaufwirtschaft, beispielsweise Full-PE-Laminate für Waschmittel oder Megaperls-Beutel mit recycelten Kunststoffen, und hob die Rolle von Klebstoffen und Beschichtungen in einer Kreislaufwirtschaft hervor. Umfangreiche Tests, durchgeführt von Henkel, Partnern und anderen Marktakteuren, haben gezeigt, dass Polyurethan-beschichtete Folien unter Verwendung von aufeinander abgestimmten Folien zu hochwertigen Sekundärmaterialien recycelt werden können.

Im Rahmen des Kooperationsprojekts mit den anderen Partnern nutzte Bobst seine Kompetenzzentren in England und Italien, um eine schlüsselfertige Komplettlösung für die Konvertierung der neu geschaffenen MDO-PE-Folie (machine direction oriented) zu liefern. Die Folie wurde zunächst auf einer neuen Metallisierungsanlage (Typ: Bobst K5 Expert) mit Aluminiumoxid (AlOx) beschichtet, dann mit einer Beschichtungs- und Kaschiermaschine (Typ: Bobst CL 850D) mit einem Barriere-Decklack versehen, auf einer Tiefdruckmaschine (Typ: RS 6003C HS) bedruckt und schließlich auf einer für den AlOx-Prozess erweiterten CL-850D-Maschine laminiert. Die neue Verpackung muss nicht nur recycelbar sein, sondern auch Barriereeigenschaften erfüllen, die denen von metallisiertem PET (Sauerstofftransportrate OTR und Wasserdampftransportrate WVTR) entsprechen.

Das neue Material wurde an der vertikalen Schlauchbeutelmaschine von GEA-Experten in Weert getestet, die mit der Adaption der Verpackungsanlage (Typ: GEA SmartPacker CX400 Quatro Seal) für die Nutzung des neuen Folienmaterials betraut waren. „Wir haben es geschafft, unsere Verpackungslinie für die flexible PE-Folie so anzupassen, dass wir nun im kontinuierlichen Betrieb arbeiten können, ohne Geschwindigkeit oder Effizienz einzubüßen“, sagt Jacques Timmermans, der zuständige Produktentwickler.

Recycling von Produktionsabfällen

Wann immer es in der Designphase möglich ist, Verpackungen hinsichtlich der Recyclingfähigkeit weniger kompliziert zu gestalten, wirkt sich dies auch positiv auf die Verwertung von Produktionsabfällen aus. Die Materialkosten bei der Herstellung von Verpackungen machen etwa 80 % der gesamten Produktionskosten aus. Damit ist die Verwertung der Produktionsabfälle, die bis zu 30 % betragen können, entscheidend für eine wirtschaftliche Verpackungsherstellung. Die Verwertung kann intern durch den Verpackungshersteller oder durch Verwerter erfolgen, die diese industriellen Produktionsabfälle verwenden. Bei Monomaterialstrukturen können die jeweiligen Regranulate nach Angaben von Erema für ein breiteres Anwendungsfeld im nächsten Produktleben genutzt werden, z.B. für Folienanwendungen, was mit PET/PE-Verpackungen nicht möglich ist.

Ein Test in der Sortieranlage Suez Rotterdam zeigt, dass die überwiegende Mehrheit der getesteten Platten als Folie erkannt und in eine Fraktion aussortiert wurde, die an spezialisierte PP/PE-Folienrecycler verkauft wird. Diese Wertstoff-Aufbereiter erleben derzeit Ertrags- und Qualitätseinbußen, weil Mehrschichtverpackungen in der Folienfraktion vorkommen. Die Qualität der mehrlagigen Verpackungsabfallfraktion wird durch Verwendung von Full-PE-Laminate deutlich gesteigert.

Auch industrielle Sortieranlagen können aus technischer Sicht diese Full-PE-Beutel mit der PE-Folienfraktion aussortieren. Wenn es mit der Mischfolienfraktion gesammelt wird sind Monomateriallösungen in der Regel ein Beitrag, um diese Fraktionen zu vereinfachen. (ys)

Full-PE-Verpackungen:

Die Full-PE-Laminate-Lösung von Borealis und Borouge basiert auf der Borstar-Technik für bimodales Polyethylen (PE) in Kombination mit der MDO-Verarbeitungstechnik (machine direction oriented). Verpackungen aus solchen Monomaterialstrukturen sind laut Hersteller ebenso leistungsfähig wie andere flexible Verpackungsstrukturen und dienen als 100-prozentiger Ersatz für Folien aus Multimaterialien in Beuteln und Verpackungen. Besonders überzeugend sei, dass die aus den Verpackungen gewonnenen Rezyklate ohne Effizienzverlust für wertvolle Endprodukte verwendet und sogar zur Herstellung von PE-Folienprodukten eingesetzt werden können.

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