Kuhne Anlagenbau, Sankt Augustin/Deutschland, und Dupont haben die von Kuhne entwickelte Triple-Bubble Technologie zur Herstellung von biaxial verstreckten Folien mit dem Entwicklungs-Know-how von Dupont im Bereich der Hochleistungs-Verpackungskunststoffe kombiniert. Das Ergebnis sind neue Möglichkeiten zur Herstellung von Multilayer-Schrumpf- und -Deckelfolien, die sehr gute Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften mit signifikanten Einsparmöglichkeiten bei Material und Kosten verbinden.
Neue Multilayerstrukturen mit Dupont Surlyn ermöglichen die Herstellung hochtransparenter Schrumpfbeutel und -folien, die mit verringerter Dicke zu einer verbesserten Ökobilanz beitragen und weitere Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen bieten. Neben einer verbesserten Fleischhaftung gehört dazu die gesteigerte Durchstoßfestigkeit. Verpackungen aus solchen Folien sind während des Transports und der Lagerung besser gegen Beschädigungen geschützt und helfen somit, die Vergeudung von Lebensmitteln zu reduzieren.
In Labortests zeigen neu entwickelte, mit der Triple-Bubble Technologie hergestellte Deckelfolien-Strukturen mit Dupont Appeel als Siegelschicht und Dupont Bynel als Haftvermittler, dass sich der Rohstoffeinsatz gegenüber herkömmlichen Folien – je nach Anwendung – um bis zu 50 Prozent verringern lässt. Dies und der damit einhergehende verminderte Energieverbrauch tragen zu einer deutlich verbesserten Ökobilanz bei.
Gemeinschaftsentwicklung mit verbesserten Eigenschaften
Mit der Triple-Bubble Technologie hergestellte Schrumpffolien bestehen typischerweise aus einer auf PET oder PA basierenden Außenschicht, einer Festigkeit gebenden Schicht auf Basis von Surlyn und einer auf PE basierenden Siegelschicht, gegebenenfalls ergänzt durch Barriereschichten auf Basis von EVOH oder PVDC. Dabei ist das teilvernetzte thermoplastische Ionomer Surlyn ausschlaggebend für den Schrumpf sowie die Flexibilität und Durchstoßfestigkeit. Eine neue Gemeinschaftsentwicklung von Kuhne und Dupont ist die Verbindung der herkömmlichen Schrumpffolien-Technologie, bei der das hoch transparente Surlyn nicht nur die Schrumpfeigenschaften bestimmt, sondern auch als Siegelmedium verwendet wird. Damit öffnen sich vielfältige Möglichkeiten zur Verbesserung sowohl der Lagerfähigkeit als auch der Produktpräsentation.
Die häufigste und am weitesten entwickelte Anwendung solcher Schrumpffolien sind Schrumpfbeutel für den Transport von Fleisch mit Knochen vom Schlachthaus zum Einzelhandel oder zu Restaurants. Ein schnell wachsender neuer Markt ist der Einsatz von Schrumpfbeuteln für im Supermarkt angebotene bzw. für den Endverbraucher bestimmte Ware. Solche Folien legen sich eng an das Fleisch an, sie haben keine vorstehenden Ecken und Kanten und tragen positiv zur Farbe, zum Geruch und zur Textur des Fleisches bei. Hinzu kommt, dass sie mit einem Eigengewicht von nur rund 4 g die sonst üblichen, ca. 14 g schweren Schalen mit Deckelfolie ersetzen. Damit öffnen sie Wege zu mehr Nachhaltigkeit im Verkaufsregal.
Verbesserungen bei der Transparenz, der Fleischhaftung und der Farbe
Dupont und Kuhne haben diesen Trend aufgegriffen. In ihrer gemeinsamen Entwicklungsarbeit haben sie neue, maßgeschneiderte Surlyn Ionomertypen und die Triple-Bubble Technologie eingesetzt, um Schrumpfbeutel- und Barriere- Schrumpfbeutel-Strukturen mit verbessertem Schrumpf- und Siegelverhalten herzustellen. In ihrer Funktion als Schrumpf- und zugleich auch als Siegelschicht öffnen diese neuen Typen innovative Wege zu attraktiven und nachhaltigen Folienstrukturen. Allen gemeinsam ist ein optimiertes Gleichgewicht zwischen hoher Durchstoßfestigkeit, Flexibilität, Siegelfähigkeit, Transparenz und Schrumpfverhalten. In einem konkreten Beispiel wurde Surlyn für die mit Lebensmitteln in Kontakt stehende Schicht in Schrumpfbeuteln eingesetzt. Das Ergebnis waren Verbesserungen bei der Transparenz, der Fleischhaftung und der Farbe, eine verringerte Aussaftung (Fogging) und die Vermeidung unangenehmer Gerüche.
Thermostabilität für Deckelanwendungen
Ein weiterer Schwerpunkt bei der kontinuierlichen Zusammenarbeit zwischen Kuhne und Dupont ist die Dickenreduzierung fester, coextrudierter und biaxial orientierter Hochleistungsfolien mit maßgeschneiderter Thermostabilität für Deckelanwendungen. Zu den aktuellen Entwicklungen gehören Folien mit bis zu 11 und zukünftig sogar 13 funktionalen Schichten. Diese schließen Surlyn oder Appeel als Siegelmedien für peelfähige, leicht zu öffnende Verpackungslösungen ebenso ein wie anwendungsspezifische Dupont Bynel Haftvermittler, die ihre hohe Effizienz auch nach dem Verstrecken und Relaxieren behalten.
Die Triple-Bubble Technologie verbessert signifikant die mechanischen Eigenschaften solcher Folien, weil das biaxiale Verstrecken eine hohe Orientierung auf molekularer Ebene bewirkt. Die thermische Relaxation, die in der dritten Blase zur Einstellung des angestrebten Schrumpfverhaltens eingesetzt wird, ist dabei eine besondere Herausforderung. Von großer Bedeutung ist hier der Erhalt der Effizienz des Haftvermittlers, der inkompatible funktionale Schichten der Struktur miteinander verbindet, denn davon hängen die Reiß- und Durchstoßfestigkeit der vergleichsweise dünnen Folien ab.
In einer ersten Stufe ihrer Zusammenarbeit haben Dupont und Kuhne den Einfluss von Haftvermittlern mit guter Haftung zwischen PET und Polyolefinen wie PE, PP oder Ionomeren, zwischen Polyolefinen und PA sowie zwischen PA und der Heißsiegelschicht untersucht. Als ein Ergebnis hat Dupont eine Reihe von Standard-Haftvermittlern entwickelt. Diese widerstehen den Verarbeitungsbedingungen, ihre Viskositäten sind denen der anderen verwendeten Kunststofftypen angepasst, und sie zeigen auch nach dem Verstrecken und Relaxieren eine hohe Effizienz. Dazu gehören Bynel 21E787 und 22E780, die PET und Polyolefine verbinden, sowie Bynel 41E687 für PA und Polyolefine. Optimierte Typen für weitere Kombinationen sind in der Entwicklung.
Triple-Bubble Technologie
Die Technologie dient zur Herstellung biaxial verstreckter Blasfolien für hochwertige, eine hohe Sauerstoffbarriere bietende Verpackungen von Lebensmitteln, wie Fleisch, Wurst und Käse. Kuhne hat diese Technologie seit der Vorstellung im Jahr 1996 kontinuierlich weiterentwickelt. Heute verfügt das Unternehmen über ein breites Portfolio. Dieses reicht von Hochgeschwindigkeits-Monosystemen für Wursthüllen mit Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 300 m/min über Coextrusionssysteme mittlerer Breite für Multilayerfolien für Lebensmittelverpackungen bis zu großformatigen Systemen für Folien, die bei Breiten bis zu 1,9 m extrem hohe Barriere- und mechanische Eigenschaften bieten.
Standard bei allen Triple-Bubble Systemen ist die Kühlung der Folie in der ersten Blase mit 4 bis 6 Grad kaltem Wasser. Diese ,Water-Quench‘-Technologie hat Kuhne 1996 für dieses Verfahren entwickelt und damit deutlich höhere Kühlraten erreicht als bei anderen Fertigungsverfahren. Dadurch lassen sich Kristallisationsvorgänge verhindern, um danach ein gleichmäßiges Verstrecken zu ermöglichen. 2008 wurde dieses Konzept bei der Herstellung von Folien mit bis zu 11 Schichten angewendet. Neueste Weiterentwicklungen der Triple-Bubble Technologie ermöglichen die Herstellung von Folien mit bis zu 13 Schichten und großer Breite bei Produktionsgeschwindigkeiten von über 1 t/h. Diese Systeme eignen sich zur Verarbeitung aller üblichen Kunststoffe wie PE, PP, PET, PS, PA, EVOH, COC, EVA, EMA, Ionomere usw.
