Dank einer Surlyn® Ionomer-Siegelschicht mit hoher Steifigkeit bietet eine neuentwickelten Neunschichtfolie für Tiefziehverpackungen die gleiche Stabilität wie herkömmliche Siebenschichtfolien auf PA-PE-Basis, die rund 20% schwerer sind. (Foto: DuPont)
Neue Tiefziehfolie mit hoher Durchstoßfestigkeit kann Verpackungsgewicht um bis zu 20 % reduzieren
30.05.2014 / DuPont. Eine neue neunlagige Tiefziehfolie mit mittlerer Barrierewirkung ermöglicht signifikante Einsparungen bei Material und Kosten. Sie ist ein Ergebnis der umfangreichen Zusammenarbeit von Reifenhäuser Kiefel Extrusion, Troisdorf/ Deutschland, und DuPont zur Verbesserung der Effizienz, Leistung und Nachhaltigkeit von Folienverpackungen. Ein Schlüssel zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 20 % und zu weiteren Eigenschaftsverbesserungen gegenüber herkömmlichen, siebenschichtigen PA-PE-Strukturen ist Reifenhäusers universelle EVOLUTION Barriere-Blasfolien-Technologie für Elf- bzw. Neunschichtfolien. Der zweite Schlüssel ist ein neues DuPont™ Surlyn® Siegelmedium mit hoher Steifigkeit. Dieses Spezial-Ionomer ermöglicht das Siegeln bei niedrigeren Temperaturen und bietet zugleich ein breites Verarbeitungsfenster. Weitere Vorteile sind eine sehr hohe Durchstoß- und Abriebfestigkeit sowie eine erhöhte Sperrwirkung gegen Fette. Damit ist die neue Folie eine erste Wahl für das Vakuumieren von Produkten mit harter und kantiger Struktur, wie gereifter Hartkäse, Fleisch mit Knochen oder geräucherter Speck.
Hohe Kosteneinsparungen für kurze Amortisationszeiten
Dank der hohen Steifigkeit dieses speziellen Surlynâ Siegelmediums kann die Foliendicke ohne Verlust der Steifigkeit und der Dicke in den Ecken um bis zu 20 % reduziert werden. Während die Dicke herkömmlicher Siebenschicht-Tiefziehfolien bei 240 µm liegt, ist die neue neunlagige Folie lediglich 200 µm dick. Trotz dieser signifikanten Verringerung fühlt sich die neue Folie genauso robust an wie die gegenwärtigen Strukturen. Dabei steigern der höhere Glanz und die höhere Transparenz die Attraktivität der Ware im Verkaufsregal.
Auch die Materialkosten der neuen, auf PA und Surlyn® basierenden Struktur liegen um rund 10 % unter denen herkömmlicher Siebenschicht-PA-PE-Strukturen. Ein weiterer finanzieller Vorteil ergibt sich aus einer um bis zu 20 % verminderten Ökosteuer auf Grund des niedrigeren Verpackungsgewichts. Und dank der herausragenden Siegeleigenschaften von Surlyn®, selbst durch flüssige oder pulverförmige Verunreinigungen hindurch, verringert sich die Ausschussrate auf dem gesamten Weg von der Herstellung bis zum Endverbraucher.
Unter Berücksichtigung aller genannten Einsparmöglichkeiten kann sich die erhöhte Investition für eine Neunschicht-Folienblasanlage in kurzer Zeit amortisieren, denn ein System mit neun Extrudern und den entsprechenden Mischern und Dosiersystemen sowie einem größeren Blaskopf ist nur 10 bis 15 % teurer als eine Siebenschicht-Anlage. Allein auf Grund der um 10 % niedrigeren Werkstoffstoffkosten ist der Break-even-Punkt bereits nach weniger als sechs Monaten erreichbar. Die höheren im Markt erzielbaren Preise für die verbesserte Folie können diesen Zeitraum noch weiter verkürzen.
Verbesserte optische, Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften
DuPont und Reifenhäuser haben die neue Neunschichtfolie, die mit einer EVOLUTION Barriere-Blasfolienanlage von Reifenhäuser und mit Surlyn® auf der Innenseite hergestellt wurde, im Labor geprüft. Anschließend wurden deren wichtigste optische, Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften mit den Eigenschaften einer Siebenschicht-Standardfolie mit PE-Siegelschicht verglichen. Beide Siegelmedien waren dabei mit einer PA-Schicht kombiniert.
In diesen Tests zeigte die neue Neunschichtfolie einen um 10 % höheren Glanz und eine um 13 % höhere Transparenz. Auch ihr Tiefziehverhalten war besser als das der herkömmlichen Folie. Dank des besonderen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des Surlyn® Siegelmediums, das einen spezifischen chemischen Aufbau mit ionischen Vernetzungen aufweist, steigt die Festigkeit der Folien im verstreckten Bereich an. Dieses so genannte ,strain hardening‘ bewirkt, dass die Foliendicke in den Ecken der Tiefziehverpackungen weniger abnimmt als bei Verwendung von Siegelmedien, die auf PE basieren, welches in den verstreckten Bereichen an Festigkeit verliert. Im Ergebnis ergaben beide Folienstrukturen die gleiche Dicke in den Ecken der Verpackung, obwohl die herkömmliche Siebenschicht-Struktur vor dem Tiefziehen um 20 % dicker war als die neue Neunschichtfolie.
Ein weiterer Vorteil der Surlyn® Siegelschicht mit ihrer reversibel teilvernetzten Molekülstruktur zeigt sich bei punktuellen Belastungen. Diese treten auf, wenn beispielsweise Ecken und Kanten von vakuumiertem Hartkäse, Fleisch mit Knochen oder Räucherspeck gegen die Folie drücken. Kunststoffe mit zu geringer Härte weichen dann eventuell aus. Dadurch wird die Folie an diesen Stellen geschwächt, so dass dort mit der Zeit Mikroporositäten auftreten können. Dies gilt insbesondere für die oft als Hochleistungs-Siegelschichten verwendeten Polyethylen-Copolymere. Dem gegenüber widerstehen die deutlich härteren Surlyn® Siegelmedien solchen Mechanismen. Im Ergebnis weist die neunlagige PA-Surlyn®-Struktur eine um 10 % höhere Durchstoßfestigkeit auf als die um 20 % dickere siebenlagige PA-PE-basierte Folie, und dies selbst in den Ecken von Tiefziehverpackungen, die sonst ein bevorzugter Ort für Undichtigkeiten sind.
EVOLUTION schafft die Basis
Eine Voraussetzung für die kosteneffiziente Produktion der neuen neunlagigen Tiefziehfolie ist die Universalität und Präzision der EVOLUTION ULTRA RANGE Extruder von Reifenhäuser Kiefel. Diese Systeme sind auf die unproblematische Herstellung komplexer Folienstrukturen ausgelegt. Sie bieten eine besondere Flexibilität hinsichtlich der Auswahl und Verarbeitungsmenge von Hochleistungskunststoffen einschließlich Hochbarrieretypen, Haftvermittlern und Siegelmedien. Damit erlauben sie den Einsatz der bestpassenden Werkstoffe bei minimierten Kosten. Abhängig von der jeweiligen Folienstruktur ermöglichen sie sowohl sehr hohe als auch sehr geringe Durchsätze bei niedrigen Schmelzetemperaturen. Die Möglichkeit zur Kombination von bis zu elf Schichten erlaubt die Herstellung von asymmetrisch aufgebauten Folien mit minimalem Curling. Ihre hoch entwickelte Blaskopftechnologie mit präziser individueller Einstellung der Schmelzeverteilung ermöglicht extreme Dickenreduzierungen. Die besonders niedrigen Dickentoleranzen der damit hergestellten Folien sorgen für eine verbesserte Bedruckbarkeit sowie gleichbleibende Eigenschaften über die gesamte Fläche.
