Kunststoffe in der Verpackungsindustrie. Eigenschaften und Anforderungen


Kunststoffe in der Verpackungsindustrie

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie


 

Produkte werden heute immer hochwertiger verpackt und die Anforderungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, werden immer anspruchsvoller. Heute fordern unsere Kunden aus Handel und Industrie immer hochwertigere Verpackungen, die über funktionale, aber auch über optische Eigenschaften verfügen müssen, die mit neuen Produkten und technischen Neuerungen standhalten können. Kunststoffe eignen sich mit ihren ausgezeichneten Materialeigenschaften hierzu in besonderem Maße.

Allgemeine Eigenschaften von Kunststoffen

Kunststoffe verfügen über sehr gute Isoliereigenschaften. Da das Material über keine freien Elektronen innerhalb des Materials aufweist, bildet es eine optimale Ausgangsbasis als Isolator elektrischer Energie, aber auch als thermischer Dämmstoff. Die thermische Beständigkeit ist als organischer Werkstoff gering, was aber den Vorteil bringt, bei niedrigen Temperaturen formbar zu sein und sich leicht zu verarbeiten lässt. Bei relativ niedrigen Temperaturen tritt eine Erweichung, aber auch Zersetzung statt. Diese Eigenschaften prädestiniert Kunststoff als Verpackungsmaterial.

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie. Polyethylen (PE-LD)

Ebenso zeichnet sich Kunststoff auch durch seine Eigenschaft aus, über eine gute chemische Widerstandsfähigkeit zu verfügen, so dass i.d.R. bei Standard-Verpackungen kein weiterer Oberflächenschutz nötig ist. Weichen die Anforderungen an Verpackungen jedoch von diesem Standard ab, werden Verpackungskunststoffe veredelt, um über verbesserte Produkteigenschaften zu verfügen, denen ein immer größerer Stellenwert zukommt. Insbesondere in der chemischen Industrie sind Kunststoffe mit kaum einem anderen Verpackungsmaterial zu ersetzen.

Thermoplaste weisen eine kristalline oder amorphe Struktur auf und sind so in ihren Eigenschaften sehr unterschiedlich. Amorphe Thermoplaste sind transparent und können frei eingefärbt werden. Teilkristalline sind aufgrund ihrer kristallinen Anteile trüb und müssen weiter bearbeitet werden, um transluzent zu werden. Sie eignen sich für eine gedeckte Einfärbung.

Duroplaste sind in durch ihre Materialeigenschaften in der Verpackungsindustrie kaum noch verwendbar. Sie weisen eine Materialstruktur auf, die hart und spröde ist.

Anwendungsgebiete von Verpackungskunststoffen

Kunststofftyp Anwendungsbeispiele
Polyethylen PE-LD Folien (einschl. Schrumpf-, Stretch- und Siegelfolien), Beutel, Tragetaschen, Säcke
PE-HD Flaschen, Verschlüsse, Kanister, Fässer
Polypropylen PP Klarsichtfolien u.a. für Blumen, Textilien und Hygieneartikel, Joghurtbecher, Siegelfolien in sterilisierfesten Verbünden, Verschlüsse
Polyvinylchlorid PVC Blister, Deckel, Flaschen, Schalen, Tablettendurchdrückpackungen
Polyethylenterephthalat PET Flaschen, Schalen, Beutel
Polystyrol PS Bescher, Verschlüsse, Gefrierdosen, Kosmetikverpackungen
PS-E Transportverpackungen für Gerätepolsterung, Thermoverpackungen

Tabelle: Anwendungsgebiete von Verpackungskunststoffen
 

Kunststoffe als Packmittel – Vorteile:

  • Leichte Verformbarkeit bei niedrigen Temperaturen
  • Komplexe Formen lassen sich in einem Arbeitsgang realisieren
  • Gut in der Massenfertigung einzusetzen
  • Toxische Verträglichkeit lt. BGA
  • Lebensmittelverträglichkeit nach EU-Richtlinien
  • Gute zu Verschweißen, gute Heißsiegelbarkeit

Anforderungen an Kunststoff-Verpackungen:

Flexible und feste Packmittel – die Anforderungen an diese Packmittel unterscheiden sich grundlegend. Flexible Packmittel, wie beispielsweise Hüllen, Tuben, Beutel, aber auch so genannte Stretch- oder Skinfolien verfügen über ein anderes Anforderungsprofil, als es feste Packmittel aufweisen. Zu den stoßfesten oder harten Packmitteln zählen Flaschen, Kanister, Kästen, Displays, Schalen und Becher, aber auch andere Verpackungen, die sich für empfindliche Waren eignen.

Mechanische Anforderungen:

  • Druckfestigkeit und gute Stapelbarkeit.
  • Steifigkeit, die durch verschiedenen Wanddicken erzeugt werden kann und dafür sorgt, dass Packgüter nicht verbeult werden oder knicken.
  • Stoßfestigkeit – hier zählen Schlagfestigkeit oder Kerbschlagzähigkeit, aber auch Eigenschaften der Verpackung, die bei besonders großer Kälte oder Hitze entstehen kann.

Thermische Anforderungen:

  • Wärmedammverhalten, bei empfindlichen Gütern, die Wärme oder Kälte ausgesetzt sind. Auch kann ein Transport von niedrigsiedender Flüssigkeiten oder Flüssiggase in Transportverpackungen erfolgen, an die besondere thermische Eigenschaften gestellt werden.
  • Formstabilität bei thermischer Belastung. Hier sind es insbesondere in der Lebensmittelindustrie Flüssigkeiten, die heiß in Verpackungen gefüllt werden, beispielsweise Essen, das in Mikrowellenverpackungen oder Bratfolien abgepackt wird.

Optische Anforderungen:

  • Die Lichtdurchlässigkeit des Verpackungsmaterials, ermöglicht es dem Verbraucher das Produkt in der Verpackung zu sehen. Die visuelle Begutachtung des Kunden, macht transluzente Verpackungen unverzichtbar.
  • Glätte und Glanz der Oberfläche sind maßgebliche Faktoren beim Kaufentscheid. Hier sind Faktoren, wie Blendwirkung oder Rutscheigenschaften, manchmal kaufentscheidend.

Chemische Anforderungen:

  • Resistenz gegenüber verschiedenen Flüssigkeiten, wie sauer, alkalisch, Öle, Fette, Treibstoffe, Salzlösungen oder andere organische Flüssigkeiten.
  • Permeations-Eigenschaften. Die Durchlässigkeit von Gasen, Dämpfen, aber auch Aromastoffe sollte gering sein. Für die Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung ist es, Sauerstoff nicht an Produkte zu lassen oder weites gehend auszuschließen. Beispielsweise sind besonders fetthaltige Produkte gegenüber Sauerstoff empfindlich und werden schnell ranzig. Ebenso sind die Permeationseigenschaften von Packmitteln verantwortlich dafür, dass beispielweise Brot- und Backwaren feucht bleiben und nicht austrocknen. Ebenso wichtig sind diese Werte bei besonders empfindlichen Produkten, wie beispielsweise Tabak oder auch Aromastoffen. Maßgeblich sind die Permeationsstoffe der Packstoffe unter Wasserdampf und Sauerstoff und der Sperrschicht, die das Packmaterial aufweist.

 

Kunststoff Durchlässigkeit
Wasserdampf (85-0% r.F.) g/m²-d Sauerstoff (trockenes Gas) 3cm³/m²*d*bar
PE-LD 0.7-1.2 1000-1800
PE-HD 0.2-0.3 510-650
PP 0.2-0.9 500-650
PVC 1.5-3 20-30
PET 1.5-2 9-15
PS 10-13 1000-1300
PAG 10-30 6-18
PVDC 0.05-0.3 0.5-3
EVOH (ca 30% Ethylen) 0.03-0.07

Tabelle: Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit von Kunststoffen (bei 20 Grad C, bezogen auf eine Dicke von 100µm)
 

Nahrungsmittel gut verpackt

Verträglichkeit mit Lebensmittel und Anforderungen an Packstoffe

Nichts ist unerwünschter, als wenn Nahrungsmittel durch Verpackungsstoffe beeinträchtigt werden. Darf Wasser in der Plastikflasche nach der Verpackung schmecken? Bei normaler Lagerung, sollte das nicht der Fall sein. Diese unerwünschten Effekte versuchen unsere Kunden weites gehend auszuschließen, denn sie beeinträchtigen nicht nur das Produkt in seiner Qualität, sondern werden vom Verbraucher auch als sehr unangenehm empfunden. Ebenso verhält es sich, wenn Packmittel zu sehr nach Chemie riechen und wiederum auf Lebensmittel übergehen.

Besonders in der Lebensmittelindustrie gelten besondere Anforderungen an Lebensmittelverträglichkeit:

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie. Herstellungsprozess.

Physiologisch-toxische Eigenschaften von Packmitteln für Lebensmittel dürfen nicht auf das Produkt übergehen. Man spricht hier von Migration auf das Produkt.

Migration ist das Übergehen oder Auswandern (Ausbluten) von Bestandteilen des Packmittels, Farbstoffen, Additiven oder beispielsweise Weichmachern in der Verpackung auf das Produkt. Hierbei gelten in der Praxis gebräuchliche Prüfverfahren, die einer DIN-Norm unterliegen.

UV-Beständigkeit von Packmitteln. Gerade Lebensmittel sind gegenüber natürlichem, aber auch Kunstlicht, empfindlich, sprich Lebensmittel Licht auszusetzen, kann die Produkteigenschaften maßgeblich beeinträchtigen. Lebensmittel verderben schneller oder verändern sich in Geruch und Geschmack. Bestes Beispiel ist die Milch, die besonders empfindlich auf Licht reagiert.

Packhilfsmittel werden immer ausgereifter

Verbraucher erwarten bei Griff in die Regale von Supermärkten oder Warenhausregalen, aber auch auch beim Auspacken von Produkten, die per Versand ins Haus kommen, immer feinere Packhilfsmittel. Wo früher eine Getränkedose, einmal an der Lasche geöffnet, nicht mehr verschließbar war, verfügen heutige Getränkedosen vielfach über eine Wiederverschließmöglichkeit.

Heute verschließt unlängst nicht mehr der Kronkorken ausschließlich die Bierflaschen, sondern immer mehr auch andere, einfachere Verschlüsse, finden Verwendung, die dem Verbraucher auch hier ermöglichen sollen, Flaschenbier ohne Flaschenöffner zu öffnen. Folienverpackungen verfügen über eine Wiederverschließbarkeit und die Milch muss auch nicht mehr mit der Schere umständlich aufgeschnitten werden. Heute verfügen Milchverpackungen über verschiedenste Verschlüsse. Oft sind diese Dinge für den Verbraucher für einen Kauf entscheidend. Unsere Kunden bieten sich durch unsere Packhilfsmittel erst die Möglichkeit ein bestimmtes Produkt so zu verpacken und auf den Markt zu bringen.

Packhilfsmittel sind oft Verschließhilfsmittel, wie Clip, Dichtmittel, Dichtschnur, Dichtungsring, Dichtungsscheibe, Fadendichtung, Flüssigdichtung, Klebeband, Spannring, Umreifungsband, Verschlusshülsen, Verschlussmembrane oder Flaschenscheibe. Heutige Packhilfsmittel oder Verschließhilfsmittel werden vom Konsumenten erwartet und machen Produkte verbraucherfreundlicher im Umgang. Vielfach verfügen sie aber auch über unverzichtbare Funktionen für das Produkt als solches.

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie

Kunststoffe in der Verpackungsindustrie