Schlagwort: Sauerstoffbarriere

  • Organische und anorganische Barriereschichten unterscheiden sich grundlegend in ihren Eigenschaften

    Organische und anorganische Barriereschichten unterscheiden sich grundlegend in ihren Eigenschaften

    Was bedeuten eigentlich die Begriffe organische und anorganische Barriereschichten? Darum geht es nicht nur in diesem Beitrag, sondern auch beim 4. Inno-Talk am 21. Mai.

    Einfach ausgedrückt sind die organischen Barriereschichten auf Kunststoffen basierend.

    Es sind Schichten wie

    • Polyamid (PA)
    • Ethylen-Vinylalkohol (EVOH)
    • Poly-Acrylnitril (PAN)
    • Polyvinylidenchlorid (PVDC), welchem aber eine Sonderrolle zufällt.

    Allgemein lässt sich sagen, dass diese Schichten in nennenswerten Dicken in Folien vorliegen müssen, damit diese ihre Barriere insbesondere gegen Sauerstoff und Aromen/ Gerüche ausbilden können. Hier sind von einigen wenigen µm (1000tel mm) bis hin zu 100 µm üblich für Folienverpackungen. Insbesondere beim EVOH pendeln sich die üblichen Schichtdicken im Bereich von 2 – 10 µm für Verpackungszwecke ein.

    Die notwendige Schichtdicke ergibt sich dabei aus der Anforderung des verpackten Gutes und der Eigenschaft des Materials. So ist beispielsweise PA wesentlich “durchlässiger” gegenüber Sauerstoff als EVOH oder PVDC, aber deutlich dichter als PE und PP.

    Wer einmal seine Folien “durchrechnen” möchte, kann dieses kostenlos mit dem Innoform Permeationsrechner tun. Hier ein paar Beispielrechnungen üblicher Verbundfolien:

    Dieser Verbund ist ein Standard für Verpackungsfolien ohne besondere Barriereanforderungen gegen Sauerstoff und Aromen durch das Füllgut. Beispiele sind Snacks, Waschmittel oder Süßwaren.

    Die PA/PE Verbunde hingegen bieten schon einen deutlich besseren Schutz gegen Sauerstoff und Aromen. Hier werden nur durch den Austausch der PET-BO Folie durch eine PA-BO Folie deutliche Verbesserungen (Faktor 3) erreicht. Beispiele hierfür sind eingelegte Gemüse-, Fisch- und Fleischverpackungen sowie alles, was eine erhöhte Durchstoßfestigkeit verlangt. Denn Barriere ist nur eine von vielen Anforderungen an Folienverpackungsmaterialien.

    Die Folie mit der größten Sperrwirkung gegen Sauerstoff und Aromen ist die EVOH-Variante. Diese Folien werden im Gegensatz zu den o.g. Varianten im Koextrusionsverfahren hergestellt und können dann anschließend ebenfalls weiter mit Klebstoff kaschiert werden – z.B. zu PP-BO, um eine bessere Maschinengängigkeit zu erlangen. Diese Konstruktionen bieten nicht nur den Vorteil der besten Barriere, sondern ermöglichen auch ein “Monomaterial” aus reinen Polyolefinen, zu denen PP und PE, aber auch EVOH gezählt werden, und die sich durchaus gemeinsam mechanisch recyceln lassen.

    All diese organischen Barriereschichten eint, dass sie thermoplastisch sind und mit der Extrusion hergestellt werden können. Das macht sie insbesondere für Folienanwendungen so interessant. Nachteile gibt es aber natürlich auch. All diese Materialien zeigen einen Abfall der Barriere bei höheren Feuchtigkeiten und eine Abnahme der Barriere bei steigender Temperatur. Eine Ausnahme bildet das PVDC, welches man aber u. a. aus Umweltgründen aus der Lebensmittelverpackung verbannt hat.

    Die anorganischen Barrieren wie Aluminiumfolien in 6-12 µm (AL), die wir hier nicht näher betrachten, aber vor allem Bedampfungen wie

    • AL-Metallisierungen (met)
    • Siliziumoxid (SiOx)
    • Aluminiumoxid (AlOx)

    zeigen diese Abhängigkeit vom Klima auf die Barriereeigenschaften nicht. Daher sind gerade bei Verpackungsentwicklern zunehmend die Bedampfungen attraktiv. Sie sind transparent oder silbrig glänzend – je nach Ausführung. Sie zeigen Barrierewerte wie die EVOH-Schichten im Top-Level und sind enorm kostengünstig herzustellen. Nachteil ist: Sie sind kratzempfindlich und offline zu beschichten. Dennoch zeigen sich zunehmende Mengen in den Regalen. Auffallend bei diesen anorganischen Bedampfungen

    • AlOx
    • SiOx
    • AL-Metallisierung

    ist die sehr geringe Schichtdicke von einigen wenigen hundert Nanometern. Diese Schichten sind so dünn, dass aus heutiger Sicht keine Beeinträchtigung beim mechanischen Recycling zu erwarten oder bisher zu beobachten ist.

    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die anorganischen Bedampfungen auf dem Vormarsch zu sein scheinen ob ihrer genialen Eigenschaftsprofile. Das reine Aluminium als Folie wird dadurch maßgeblich verdrängt. Motoren dafür sind Kosten und Entsorgungs-Sorgen. Die organischen Schichten hingegen punkten bei besonders beanspruchten Materialien wie Thermoformfolien oder extremen Knitterbeanspruchungen. In tropischen Klimaten sowie Sterilisationsanwendungen verlieren diese zu Gunsten der Bedampfungen oder auch noch den Alu-Folien an Boden.

    Fortsetzung folgt in unserer Reihe #Folienwissen

  • Speakers’ interview with Mike Landwehr and Benjamin Kampmann

    Speakers’ interview with Mike Landwehr and Benjamin Kampmann

    You will be presenting at Innoform’s 6th Stand-up Pouch Conference. What is the core message of your contribution?

    Benjamin Kampmann (BK): We want to present how we are already closing cycles for other products and how we are applying these approaches to the spouts.

    Mike Landwehr (ML): “This will show that the spout is only part of the path to a fully recyclable bag made from post-cosumer recycled (PCR) material.

    Which audience do you wish for and why?

    BK: Actors in the entire value-added chain, film and bag manufacturers, partners from the mechanical engineering sector and, in particular, bottlers and marketers who want to participate. Only if everyone pulls together cycles can be really closed.
    ML: We would be pleased if both decision-makers and employees from the field were able to develop and implement innovative solutions.

    How do you assess the overall development of the stand-up pouch (SUP) in relation to your field of activity?

    ML: We are developing the weld-in spouts for stand-up pouches into an independent, innovative business field in the packaging sector.

    BK: For us in the innovation management, the demands of the market mean that we are constantly finding new and exciting fields of activity.

    You stand up for a circular economy in case of welded parts. What is the main advantage of your system and approach?

    BK: Closing material cycles helps to conserve resources, as no new raw materials have to be used. If we produce the spout from PCR material, we save these raw materials. If the weld-in spouts and stand-up pouches also become fully recyclable as a system and the material cycle is closed, this savings potential multiplies.

    ML: There will only be innovative solutions if we look at the complete value-added chain of the bag. We do this with our approach of the FAMAC PouchBooster.

    What are the reasons for the continuous growth of the stand-up pouch market in your opinion?

    BK: The pouch is a packaging which make innovative packaging solutions with extraorinary properties, such as an oxgen barrier, possible – where only a small quantity of material is required.

    ML: If you compare the SUP with alternative packaging such as cans, bottles, glass or cardboard packaging, the advantage also becomes clear economically.

    How do you classify the stand-up pouch in relation to the demand of circular economy?

    BK: The stand-up pouch is already today a material-efficient packaging. This material efficiency can be further increased if the entire system of bag and spout becomes recyclable.

    ML: Then the bag used can become a new PCR raw material again in the future. This is the vision!

    Which stand-up pouch concept did impress you most?

    ML: It is amazing how quickly the market for packagings for small children is changing to pouches.

    BK: It is also exciting to see how existing products provide new advantages for consumers by being packed in stand-up pouches. There are many examples of this…

    What do you recommend to a brand owner who wants to start with pouches?

    ML: They should consider the entire value chain. Only those who can assess the entire production process will find the most economical solution.

    BK: There will be different results for different products.

    And then another private question: What inspires you outside your professional activity?

    ML: My family and my friends.

    BK: Walking through woods and fields.

     

     

    Mike Landwehr (Dipl.-Wirt.-Ing) studied at the private University of Applied Sciences for Economics and Technology (FHWT) in Vechta and completed his studies as an industrial engineer together with an apprenticeship with Pöppelmann. After a subsequent trainee program, he started project planning for the FAMAC division in 2002.
    Currently, he is project manager for various development and series projects in the food, cosmetics and pharmaceutical industries. This also includes the development and distribution of the FAMAC standard range of “Sealing pourers and caps for film bags”. His favorite topic is also the development and realization of innovative pouring and packaging systems for film bags with pourers.

    Benjamin Kampmann graduated from the University of Applied Sciences Osnabrück with a degree in plastics technology in combination with a parallel education in the field of extrusion coating. Since 2010 he has been working at Pöppelmann, first in the area of “New Technologies” and now in “Innovation Management”.
    In this field of work he supports the company-wide initiative “PÖPPELMANN blue®”, whose aim is to strengthen the recycling concept at Pöppelmann and in the plastics industry as a whole.

  • Referenteninterview mit Mike Landwehr und Benjamin Kampmann

    Referenteninterview mit Mike Landwehr und Benjamin Kampmann

    Sie tragen auf der 6. Standbeutelkonferenz von Innoform vor. Was ist die Kernaussage Ihres Beitrages?

    Benjamin Kampmann (BK): Wir wollen vorstellen, wie wir heute schon für andere Produkte Kreisläufe schließen und wie wir diese Ansätze auf die Spouts übertragen.

    Mike Landwehr (ML): Dabei wird sich zeigen, dass der Spout nur ein Teil des Weges zu einem voll recyclingfähigen, aus Post Cosumer Recyclat (PCR) hergestellten Beutel ist.

    Welche Zuhörerschaft wünschen Sie sich und warum?

    BK: Akteure der kompletten Wertschöpfungskette, Folien- und Beutelhersteller, Partner aus dem Maschinenbau sowie speziell Abfüller und Vermarkter, die mitmachen wollen. Nur wenn alle an einem Strang ziehen, können Kreisläufe wirklich geschlossen werden.
    ML: Wir würden uns freuen, wenn es sowohl Entscheider als auch Mitarbeiter aus der Praxis sind, um innovative Lösungen entwickeln und realisieren zu können.

    Wie schätzen Sie insgesamt die Entwicklung des Standbodenbeutels (SUP) bezogen auf Ihr Tätigkeitsgebiet ein?

    ML: Die Einschweiß-Ausgießer für Standbodenbeutel entwickeln sich bei uns zu einem eigenständigen, innovativen Geschäftsfeld im Verpackungsbereich.

    BK: Für uns vom Innovationsmanagement bekommen wir durch die Anforderungen des Marktes immer wieder neue, spannende Betätigungsfelder.

    Sie setzen sich für Kreislaufwirtschaft bei den Einschweißteilen ein. Worin besteht der größte Vorteil Ihres Systems und Gedankenansatzes?

    BK: Wenn Materialkreisläufe geschlossen werden, trägt dies zur Ressourcenschonung bei, da keine neuen Rohstoffe eingesetzt werden müssen. Wenn wir den Spout aus PCR-Material fertigen, sparen wir diese Rohstoffe ein. Wenn Einschweiß-Ausgießer und Standbodenbeutel zudem als System vollständig recyclingfähig werden und der Materialkreislauf geschlossen wird, vervielfacht sich dieses Einsparpotential.

    ML: Innovative Lösungen wird es nur geben, wenn die vollständige Werkschöpfungskette des Beutels betrachtet wird. Dies machen wir mit unserem Ansatz des FAMAC PouchBoosters.

    Worin sehen Sie die Gründe für das stetige Wachstum des Standbeutelmarktes?

    BK: Der Beutel ist eine Verpackung, mit der bei geringem Materialeinsatz innovative Verpackungslösungen mit hervorragenden technischen Eigenschaften, wie z. B. eine Sauerstoffbarriere, realisiert werden können.

    ML: Wenn man dies mit alternativen Verpackungen wie Dosen, Flaschen, Glas oder Kartonverpackungen vergleicht, wird der Vorteil auch wirtschaftlich deutlich.

    Wie ordnen Sie den Standbeutel bezogen auf die Forderung nach Kreislaufwirtschaft ein?

    BK: Der Standbodenbeutel ist schon heute eine materialeffiziente Verpackung. Diese Materialeffizienz kann weiter gesteigert werden, wenn das Gesamtsystem aus Beutel und Spout kreislauffähig wird.

    ML: Dann kann aus dem verwendeten Beutel in Zukunft wieder ein neuer PCR-Rohstoff werden. Das ist die Vision!

    Welches Standbeutelkonzept hat Sie ganz besonders beeindruckt?

    ML: Es ist erstaunlich, wie schnell sich der Markt im Bereich von Packungen für Kleinkinder zum Beutel hin ändert.

    BK: Auch sonst ist spannend zu beobachten, wie bestehende Produkte durch die Verpackung im Standbeutel neue Vorteile für den Verbraucher bringen. Beispiele gibt es dafür viele…

    Was empfehlen Sie einem Markeninhaber, der mit Pouches starten möchte

    ML: Sie sollten sich mit der gesamten Wertschöpfungskette beschäftigen. Nur wer den gesamten Produktionsprozess beurteilen kann, findet die wirtschaftlichste Lösung.

    BK: Dabei wird es für verschiedene Produkte unterschiedliche Ergebnisse geben.

    Und dann noch eine private Frage: Was begeistert Sie außerhalb Ihrer beruflichen Tätigkeit?

    ML: Meine Familie und meine Freunde.

    BK: Laufen durch Wald und Felder.

     

    zu den Referenten:

    Mike Landwehr (Dipl.-Wirt.-Ing) hat an der Privaten Fachhochschule für Wirtschaft und Technik (FHWT) in Vechta er ein Studium zum Wirtschaftsingenieur im Praxisverbund mit einer Ausbildung bei Pöppelmann absolviert. Nach einem anschließenden Trainee-Programm startete er 2002 in der Projektierung des Geschäftsbereiches FAMAC.
    Aktuell betreut er als Projektleiter diverse Entwicklungs- und Serienprojekte der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie. Darunter fallen auch die Entwicklung und der Vertrieb des FAMAC-Standardprogramms „Einschweiß-Ausgießer und Kappen für Folienbeutel“. So ist sein Lieblingsthema auch die Entwicklung und Realisierung von innovativen Ausgieß- und Verpackungssystemen für Folienbeuteln mit Ausgießern

    Benjamin Kampmann absolvierte an der Fachhochschule Osnabrück den Diplomstudiengang Kunststofftechnik im Praxisverbund mit einer parallelen Ausbildung im Bereich Extrusionsbeschichtung. Seit 2010 ist er bei Pöppelmann zunächst im Bereich „Neue Technologien“ und nun im „Innovationsmanagement“ tätig.
    In diesem Arbeitsfeld unterstützt er die unternehmensweite Initiative „PÖPPELMANN blue®“, deren Ziel die Stärkung des Kreislaufgedankens bei Pöppelmann und in der Kunststoffindustrie insgesamt ist.Am liebsten beschätigt sich Herr Kampmann mit der Entwicklung von wirklich nachhaltigen Kunststoffprodukten, um dadurch zu einer höheren Akzeptanz von Kunststoffverpackungen beizutragen.

     

  • Mit Autoklavierung Einfluss auf Materialeigenschaften und Eignung für den Kontakt mit Lebensmitteln prüfen

    Mit Autoklavierung Einfluss auf Materialeigenschaften und Eignung für den Kontakt mit Lebensmitteln prüfen

    Eine Möglichkeit, Lebensmittel haltbarer zu machen, ist das Entkeimen unter bestimmten Temperatur-/Zeit-Kombinationen
    (siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Sterilisation). Dazu gehören Pasteurisations- und Sterilisationsprozesse, die zwar eine Verlängerung des Mindesthaltbarkeitsdatums bewirken, jedoch auch gleichzeitig eine enorme Belastung für das Verpackungsmaterial durch die Temperatur- und Feuchtebehandlung bedeuten. Die Hauptfunktion der Verpackung besteht darin, das Produkt zu schützen. Daher muss sichergestellt sein, dass das Material für diese Prozesse auch geeignet ist.

    In der industriellen Fertigung werden Autoklaven eingesetzt, um die Lebensmittel zu sterilisieren. Es handelt sich dabei um einen Behälter, der gasdicht verschlossen werden kann, um Stoffe, z. B. Lebensmittel, im Überdruckbereich thermisch zu behandeln (siehe auch Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Autoklav).

    Industrie-Autoklaven_1
    Abbildung 1: Industrie-Autoklaven

    Da Erprobungstests in den groß-industriellen Anlagen aufwendig und somit kostenintensiv sind, können grundsätzlich die Materialeigenschaften zunächst auch im Labormaßstab untersucht werden. Der Innoform Testservice nutzt dafür einen Autoklaven, der analog zu den groß-industriellen Anlagen mit Heißwasser- bzw. Kühlwasserberieselung arbeitet, und bei dem der Gegendruck gesteuert werden kann, damit eventuelle Gaspolster in der zu sterilisierenden Packung nicht zum Platzen führen.

    Die Temperaturprogramme können frei definiert werden, so dass alle in der Praxis gängigen Programme der Pasteurisation und Sterilisation auch im Labor durchgeführt werden können.

    Abbildung 2: vertikaler Labor-Autoklav
    Abbildung 2: vertikaler Labor-Autoklav

     

    Abbildung 3: Musterbeutel in Labor-Autklaven
    Abbildung 3: Musterbeutel in Labor-Autoklaven

     

     

     

     

     

     

     

    Folgende Materialeigenschaften werden häufig im Vergleich zu den Ausgangseigenschaften vor Sterilisation untersucht, da sie als kritisch für die Praxis zu bewerten sind:

    • Dimensionsstabilität/Optik
    • Verbundhaftung zwischen den einzelnen Materialschichten
    • Siegelnahtfestigkeit
    • Sauerstoffbarriere: Beim Einsatz von feuchtigkeitsabhängigen Werkstoffen,
      wie z. B. EVOH und PA, sinkt die Gas-Barrierewirkung des Materials durch den Sterilisationsprozess häufig. Wie stark der Einfluss ist bzw. wie lange es dauert, bis das Material sich davon „erholt“, kann durch eine Abklingkurve gemessen werden, indem die Permeationsmessung unmittelbar nach der Sterilisation gestartet wird.

    Abklingkurve_1
    Abbildung 4: Abklingkurve der Sauerstoffdurchlässigkeit nach Sterilisation

     

    Mikrotomschnitt
    Abbildung 5: Sauerstoffbarriere-Material mit coextrudierten Schichten aus EVOH und PA

    Untersuchung des Einflusses auf die lebensmittelrechtliche Eignung durch Autoklavierung

    Der Übergang von Substanzen aus Verpackungsmaterialien auf ein Lebensmittel ist von vielen Parametern abhängig. Neben z. B. der Löslichkeit der Substanzen, dem pH-Wert und den Diffusionseigenschaften der verwendeten Materialien spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle. Eine Temperaturerhöhung führt zur Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit. Als Faustregel geht man bei einer Temperaturerhöhung um 10° C (exakter10 K) von 10 K einer Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit aus (Arrhenius-Regel). Daher kann es für Sterilisationsanwendungen sehr wichtig sein, die Migration bei erhöhten Temperaturen zu messen.

    Für die Herstellung von Kaschierklebern auf Polyurethan-Basis werden Isocyanate als Ausgangssubstanzen verwendet. Beim Erwärmen der daraus hergestellten Verbundfolien kann der Kleber durch Hydrolyse zurückspalten, und es können sich primäre aromatische Amine bilden, obwohl der Kleber zuvor ausgehärtet war und mit Standardtests (z. B. 2 h/70° C) Aminfreiheit bestätigt werden konnte.  Einige Vertreter der Substanzgruppe der primären aromatischen Amine (paA) sind bekanntlich krebserzeugend; daher ist die Auswahl der richtigen Klebstoffe für Sterilisationsanwendungen essentiell, wie auch die Überprüfung der Klebstoffe unter realistischen Temperaturbedingungen.

    Für Sterilisationsverfahren wurde beobachtet, dass die Ersatzbedingungen von 4 h bei Rückflusstemperatur geringere Amin-Migrationswerte als eine Sterilisation von 30 min bei 121° C ergeben können. Die Eignung eines Kaschierklebers kann nur durch eine Prüfung auf paA-Migration nach Sterilisation im Autoklaven und Einhaltung der Grenzwerte unter diesen Praxisbedingungen sichergestellt werden.
    Damit Sie Ihre Produkte nicht in großen Industrieanlagen prüfen müssen, betreiben wir seit einiger Zeit einen modernen Laborautoklaven mit aktueller Steuerungs- und Kühltechnik, so dass wir industrielle Sterilisationsprozesse schnell und kostengünstig simulieren können.

    Bei Interesse sprechen Sie uns gern an:

    Innoform Testservice GmbH
    Matthias Bösel
    Industriehof 3
    26133 Oldenburg
    Tel.: +49 441 94986-0
    Fax: +49 441 94986-29
    www.innoform-testservice.de
    E-Mail: matthias.boesel@innoform.de

  • Welchen Einfluss hat Feuchtigkeit auf die Sauerstoffbarriere?

    Welchen Einfluss hat Feuchtigkeit auf die Sauerstoffbarriere?

    “Prüfen und Bewerten von Folienverpackungen”

    Permeation (Teil 6)
    von Karsten Schröder (Innoform)

    Der Einfluss von Feuchtigkeit, die in der Regel entweder aus dem verpackten Gut oder aus der Umgebungsluft stammt, kann erheblichen Einfluss auf die Sauerstoffbarriere (Sperrwirkung) einer Folie haben. Wann das ein Problem werden kann und welche Alternativen zur Verfügung stehen, wird hier erläutert. Zudem werden die beiden Begriffe „organische Barriere“ und „anorganische Barriere“ beschrieben.

    1. Wann ist Feuchtigkeit für die Sauerstoffbarriere ein Problem?

    Um zu wissen, ob Feuchtigkeit zum einen die Barriere verschlechtert und zum anderen überhaupt anwesend ist, muss man sich die Packungen selbst ansehen. Ist das Material denn überhaupt anfällig für einen Barriereverlus? – Denn darum geht es ja. Oder handelt es sich um ein Material, das gar nicht seine Barriere gegen Sauerstoff verändert, wenn die Feuchtigkeit im und um die Folie schwanken? Handelt es sich um eine organische oder anorganische Barriere? Mit anderen Worten ist sie feuchtigkeitsempfindlich oder nicht?
    Und dann ist noch zu berücksichtigen, wie feucht denn nun die Barriereschicht wirklich wird und im schlechtesten Fall (worst case) werden kann.

    1.1 Organische Barrieren

    Kennen sie eigentlich den Begriff der organischen Barriere, der mehr und mehr Einzug in der „Barrierewelt“ und Folienindustrie findet? Gemeint ist in diesem Zusammenhang, dass die Barriere- oder Sperrschicht in der Folie aus Kunststoff (organischem Material) erzeugt wird. Beispiele hierfür sind Polyamid und vor allem Ethylen-Vinyl-Alkohol (EVOH). Die meisten – ja man kann sogar sagen bis auf PVDC alle üblichen Materialien – zeigen dabei ein Verhalten, das in der Praxis nachteilig sein kann.  Und zwar immer dann, wenn Feuchtigkeit im Spiel ist.
    Die Sauerstoffbarriere nimmt mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt im Polymer (organischem Material) ab. Ich will hier nicht zu tief ins Detail gehen, aber doch erwähnen, dass man sich das Wasser als eine Art Quellmittel vorstellen kann, das den Abstand zwischen den Makromolekülen des Folienmaterials vergrößert und somit Platz für Permeation – also Durchdringen von Sauerstoff macht.

     

    Die Abbildung zeigt, wie sich durch das „Einlagern“ von Wasser mehr Raum für die Permeation von Gasen – hier Sauerstoff, bietet.

     

    Welche Polymere / Kunststoffe nun wie stark in der Barriere beeinflusst werden, hängt nicht nur vom Polymer selber ab, sondern auch von den Schichten, die es umgibt. Zur Vereinfachung und grundlegendem Verständnis, möchte ich hier aber nur prinzipielle Trends darstellen, die einfach in praktischen Versuchen dann quantifizierbar sind.

    Abbildung 2: Prinzipskizze aus Innoform Seminaren: Einfluss von Feuchte auf die Sauerstoffpermeation üblicher „Folienpolymere“

    Das PVDC tanzt hier aus der Reihe, weshalb es auch so gerne für tiefgezogene also verformte Barriereschichten für feuchte Umgebungen oder feuchte Füllgüter eingesetzt wird.
    Auch das PET verliert nicht die Barriere, wird aber aufgrund seiner eher weniger starken Sperrwirkung nicht wirklich als Barriere gegen Sauerstoff eingesetzt. Zum Einsatz kommt das PET z.B. als Material für thermogeformte Schalen, da die Materialdicken der Ausgangsfolien dicker sind und somit die Barriere besser.

     

     

    1.2 Anorganische Barrieren

    Im Gegensatz dazu spricht man von allen anderen üblichen Barriereschichten, wie z.B. die Metallisierung mit Aluminium, die Aluminiumfolie selbst oder Siliziumoxid (SiOx) bzw. Aluminium-Oxid (AlOx) bedampften Folien von anorganischen Barrieren. Diese sind nicht aus Kunststoff, sondern aus anorganischen Materialien wie Metall.
    Das heißt allerdings nicht, dass es keine Folie wäre, sondern nur, dass die Sperrschicht oder Barriereschicht durch eine Nicht-Kunststoffschicht erzeugt wird.
    Diese anorganischen Schichten haben nun den atemberaubenden Vorteil, dass sie bei allen Feuchtigkeiten nahezu die gleichen Sperreigenschaften behalten, die sie auch im trockenen Zustand haben.

    Die folgenden Diagramme zeigen den Einfluss der Feuchtigkeit auf z.B. ein EVOH-Copolymer, wie es üblicherweise in vielen Fleisch-, Wurst- und Käseverpackungen verwendet wird:

    Abbildung 3: Abhängigkeit der Sauerstoffbarriere von Temperatur und Luftfeuchtigkeit bei EVOH

     

    Und dann haben die anorganischen Barrieren noch einen grandiosen Vorteil, der alles andere überragt, aber in der Praxis kaum beachtet wird. Sie haben eine gute Barriere gegen (fast) alles. Sie sperren gut gegen Wasserdampf, Sauerstoff, Aromen, und manche sogar gegen Licht (Aluminiumfolie oder Aluminium-Metallisierung.

    Nur verformen lassen sich die spröderen, anorganischen Schichten leider nur sehr wenig und zeigen doch auch immer wieder in der Praxis Knickbrüche in Falzkanten. Hier kann oft zwar durch geschickte Verbundstrukturen entgegen gewirkt werden, aber diese Eigenschaft ist immer mit zu beachten.

     

    2. Fazit

    Egal ob eine organische oder anorganische Barriere verwendet wird – es sind immer die Rahmenbedingungen der Anwendung für die Folienverpackung zu berücksichtigen. Wird ein warmes, feuchtes Klima in der Umgebung erwartet und es ist eine ausgezeichnete Sauerstoffbarriere erforderlich, so sind anorganische Barrieren vorzuziehen oder PVDC einzusetzen. Alle anderen Konstruktionen führen unweigerlich zu Herausforderung in Design, Struktur und Verarbeitung.
    Sind hingegen thermische Verformung, Flexibilität und eine effiziente Herstellung wichtig, spielen die Kunststoffbarriereschichten  (organischen Barrieren) ihre Vorteile voll aus. Wie bei allen Industrieprodukten gibt es hier auch innerhalb von Materialklassen signifikante Unterschiede hinsichtlich Barriere und Feuchtigkeitsempfindlichkeit. Hier gilt es also den richtigen Lieferanten mit dem richtigen Rohstoff zu wählen, um z.B. auch EVOH gefahrlos für feuchte Klimate einsetzen zu können.

    Welche Schicht / welches Material welche Durchlässigkeit zeigt oder anders ausgedrückt, welche Barriere bietet, können Sie leicht online mit unserem kostenlosen Permeationsrechner ermitteln: http://www.innoform-testservice.de/tpages/tools/permeation.php Wenn Sie sich kostenlos mit Ihrer E-Mailadresse einloggen, sehen Sie sogar alle wichtigsten Barrierematerialien und können schon einmal virtuell ausrechnen lasen, wie diese sich im Verbund darstellen.

    Ich freue mich wieder auf zahlreiche Kommentare und Anregungen für weitere Beiträge in unserer Innoform Expertenecke hier oder auf XING.

    Freundlicher Gruß,

    Karsten Schröder

     

     

    P.S. Weitere Artikel zu diesem Themenbereich finden Sie nachstehend:

    1. Kennen Sie eigentlich den Unterschied zwischen Dichtheitsprüfung und Permeationsmessung?

    2. Was bedeutet eigentlich die Einheit cm³/m³ x d x bar bei der Permeationsmessung?

    3. Was ist eigentlich die Permeationsrate?

    4. Was gibt die Wasserdampfdurchlässigkeit eigentlich an?

    5. Was bedeutet, die Folie hat eine gute Barriere?

     

    Die nächsten Innoform Veranstaltung finden Sie HIER.

     

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