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16.01.2020

Biopolymerfolien mit natürlichen Beschichtungen

Mehrlagenfolien aus Naturstoffen für Lebensmittelverpackungen

Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff werden speziell angepasst, damit die Produkte vor Umwelteinflüssen wie Licht, Verunreinigungen, Beschädigungen, Mikroorganismen geschützt sind. In einem bis August 2021 laufenden Forschungsprojekt arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle mit der Polifilm Extrusion GmbH aus Weißandt-Gölzau in Sachsen-Anhalt an der Entwicklung biopolymerbasierter Folien für Lebensmittelverpackungen.

  • STEM-Aufnahme: Querschnitt durch eine Mehrlagenfolie aus einem Rastertransmissionselektronenmikroskop (scanning transmission electron microscope). Die Schichten sind von oben nach unten: PP-BO/Farbdruck/Kaschierkleber/PE (© Fraunhofer IMWS)

    STEM-Aufnahme: Querschnitt durch eine Mehrlagenfolie aus einem Rastertransmissionselektronenmikroskop (scanning transmission electron microscope). Die Schichten sind von oben nach unten: PP-BO/Farbdruck/Kaschierkleber/PE (© Fraunhofer IMWS)

  • AFM-Aufnahme: Mithilfe eines Atomkraftmikroskops (atomic force microscope, Rasterkraftmikroskop) gewonnener Querschnitt durch eine Mehrlagenfolie. Die Schichten von links nach rechts: PET / Farbdruck / PET mit aufgedampfter Al-Beschichtung / Kaschierkleber/ PE (© Fraunhofer IMWS)

    AFM-Aufnahme: Mithilfe eines Atomkraftmikroskops (atomic force microscope, Rasterkraftmikroskop) gewonnener Querschnitt durch eine Mehrlagenfolie. Die Schichten von links nach rechts: PET / Farbdruck / PET mit aufgedampfter Al-Beschichtung / Kaschierkleber/ PE (© Fraunhofer IMWS)

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Antimikrobielle Beschichtung mit dem Naturprodukt Chitosan

Die Barriereeigenschaften der neuartigen Folien sollen dabei durch Biopolymerkombinationen und die Einarbeitung plättchenförmiger Füllstoffe erreicht werden, so Dr. Sandra Richter, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS. Die Projektpartner wollen die Folienoberfläche zudem mit antimikrobiellen Eigenschaften ausstatten, für die ein weiterer natürlicher Rohstoff zum Einsatz kommen soll: Chitosan oder Chitosan-Derivate, die in mehreren Aufarbeitungsschritten aus Chitin hergestellt werden.

„Chitosan ist ein Naturstoff, der aus den Schalen von Krustentieren gewonnen wird“, sagt die Teamleiterin Oberflächen und Plasma der Gruppe Thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge. „Das Chitosan besitzt neben einer antibakteriellen Wirkung eine sehr gute Biokompatibilität, es ist bioabbaubar, nicht toxisch und hat eine natürliche Barrierewirkung.“

Industrielle Herstellung und Diagnostik als Ziel

Das Chitosan soll in die Außenschicht der Verpackungsfolie eingetragen, als netzartiges Vlies aufkaschiert oder als nasschemische Beschichtung auf die Folie aufgebracht werden. Ein industrielles Verfahren, das die Projektpartner entwickeln möchten, soll die Herstellung der Biopolymer-Verpackungsfolie in großen Mengen ermöglichen.

Zudem streben die Forschungspartner die Entwicklung einer zerstörungsfreien Diagnostikmethode an, die speziell für Mehrlagenfolien geeignet ist und Erkenntnisse etwa über die Schichtdicken der einzelnen Folienlagen, eventuelle Verbundfehler durch Delamination oder Einschlüsse erlaubt. So kann sichergestellt werden, dass auch die neuen Biofolien auf industrieprozessgerechte Weise getestet werden können und die nötigen Qualitätsanforderungen erfüllen.

Entwicklung nachhaltigerer Produkte

Hintergrund des Forschungsprojekts ist, dass technische Folien heute weitgehend aus den Kunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt werden. Die Hersteller sind durch das 2019 in Kraft getretene Verpackungsgesetz dazu angehalten, die Recycling-Quote für Kunststoffverpackungen von derzeit 36 Prozent auf zukünftig 63 Prozent zu verbessern.

Ein Ziel der Projektpartner besteht daher darin, Alternativen zu den konventionellen Polymersubstraten einschließlich der Barrierematerialien zu identifizieren und darauf basierende Produkte zu entwickeln. Neue Materialien, die idealerweise biologisch abbaubar, gut recycelbar oder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind, können dazu beitragen, alternative Entsorgungswege zu erschließen und ressourcenschonender zu produzieren. (kk)

Polifilm Extrusion ist Teil der familiengeführten, international agierenden Polifilm Gruppe, eines Herstellers Polyethylen-basierter Folien mit Hauptsitz in Köln. Mit 10 Werken und circa 1600 Mitarbeitenden an über 20 Standorten weltweit erwirtschaftet das 1972 gegründete Familienunternehmen 2018 einen Umsatz von 567 Million Euro. Als Spezialist in der Folienextrusion zählt die Polifilm Extrusion GmbH Europas größten Extrusionsstandort in Weißandt-Gölzau zu ihren Produktionsstätten. Mit Lösungen aus den Bereichen Agrar- und Baufolien, Stretchfolien, technische Folien und Verpackungsfolien bedient das Unternehmen nationale und internationale Kunden diverser Branchen.

Weiterführende Information
  • Durchgehend bio
    Kunststoffe 02/2020, Seite 98

    Durchgehend bio

    Mehr Informationen zum Forschungsprojekt erhalten sie unter www.kunststoffe.de/10136730   mehr

  • 18.12.2018

    Neues Prüfverfahren für Elektronik-Schutzgehäuse

    Ursachen für Materialdefekte unter Einsatzbedingungen erforschen

    Präzisere Versagensvoraussagen für die Materialien sind nun mit einem Prüfungsmusterdesign für technische Kunststoffe möglich, das vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS gemeinsam mit der 3P GmbH entwickelt wurde.   mehr

  • 24.04.2018

    Metall in Fahrzeugen durch UD-Tapes ersetzen

    Biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde

    Das Fraunhofer IMWS, die BYK Chemie GmbH sowie die GK Concept GmbH haben gemeinsam Kunststoff-Verbunde aus Endlosfasern und einer Polymilchsäure-basierten thermoplastischen Matrix entwickelt.   mehr

  • Ran an die Großserie
    Kunststoffe 02/2018, Seite 20 - 22

    Ran an die Großserie

    Austausch über thermoplastische FVK auf der Fraunhofer Leichtbau-Tagung

    Was im Labormaßstab funktioniert, lässt sich noch lange nicht problemlos auf die Massenfertigung übertragen. Deswegen wurde auf einer...   mehr

  • 22.01.2018

    Stabwechsel bei Polifilm Extrusion

    Dr. Holger Eggers übernimmt die Leitung

    Die bisherigen Geschäftsführer Bastian Runkel und Franz Christmann nehmen Aufgaben in der übergeordneten Holding wahr.   mehr

  • Wie viele Schichten sind genug?
    Kunststoffe 10/2017, Seite 178 - 183

    Wie viele Schichten sind genug?

    Eigenschaften von Mehrschicht-Stretchfolien im Vergleich

    Seit der Einführung von Paletten-Stretchfolien nimmt die Anzahl an Schichten bei Hochleistungsfolien stetig zu. Aber wie viele Schichten...   mehr

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Walter-Hülse-Straße 1
DE 06120 Halle

Polifilm Extrusion GmbH

Köthener Str. 11
DE 06369 Weißandt-Gölzau
Tel.: 034978 27-0

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