Technologische Fortschritte bei MDO-PE-Barrierefolien aus Monomaterial

Die SML Maschinengesellschaft mbH hat Gießfolienanlagen mit integrierter MDO-Einheit entwickelt, die auf die Herstellung von MDO-PE-Folien in verschiedenen Dicken zwischen 17 und 65 Mikrometern ausgelegt sind. Diese Folien bestehen aus sortenreinem Polyethylen und zeichnen sich durch mechanische Belastbarkeit sowie definierte Barriereeigenschaften aus. Sie können auf konventionellen Laminier-, Beschichtungs- und Druckanlagen weiterverarbeitet werden, ohne dass technische Anpassungen erforderlich sind.

Das Ziel dieser Entwicklung besteht in der Substitution von PET in herkömmlichen PET-PE-Laminaten, um Verpackungslösungen zu ermöglichen, die recyclingfähig und aus Monomaterial aufgebaut sind. Anwendung finden diese Folien unter anderem in der Herstellung flexibler Verpackungsformate wie Schlauchbeuteln, Seitenfaltenbeuteln oder Siegelrandbeuteln, wobei die spezifische Ausgestaltung der Barrierefunktionen für die jeweilige Nutzung entscheidend ist.

Barriereeigenschaften und Materialstruktur

Ein technologisches Ergebnis ist die Entwicklung einer 17 Mikrometer starken MDO-PE-Folie mit einer integrierten EVOH-Barriereschicht von unter einem Mikrometer. Bei einem Streckverhältnis von eins zu fünf zeigt diese Folie Sauerstoffdurchlässigkeitsraten zwischen ein und drei Kubikzentimetern pro Quadratmeter und Tag unter Prüfbedingungen von 23 Grad Celsius und 50 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit gemäß ASTM F1927-07. Die Wasserdampfdurchlässigkeit liegt bei fünf bis acht Gramm pro Quadratmeter und Tag unter Prüfbedingungen von 38 Grad Celsius und 90 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit nach ASTM F1249-06.

Die Technologie ermöglicht auch die Herstellung stärkerer MDO-PE-Folien mit Dicken bis zu 65 Mikrometern, die insbesondere für Anwendungen mit erhöhtem Bedarf an mechanischer Stabilität oder gesteigerter Barrierewirkung eingesetzt werden. Durch die optionale Integration einer Siegelschicht lässt sich die Anzahl der Weiterverarbeitungsschritte reduzieren, was unter bestimmten Bedingungen zu einem effizienteren Herstellungsprozess führen kann.

Verarbeitung, Anlagentechnik und Kooperationen

Die verarbeiteten MDO-PE-Folien sind mit gängigen Druckverfahren kompatibel. Untersuchungen zeigten, dass sowohl Flexo- als auch Tiefdruckverfahren angewendet werden können. Auch die Metallisierung wurde erfolgreich umgesetzt, selbst bei geringen Foliendicken. Eine metallisierte MDO-PE-Folie mit einer Dicke von 25 Mikrometern erreichte Sauerstoffdurchlässigkeitsraten zwischen 0,3 und 1 Kubikzentimetern pro Quadratmeter und Tag sowie Wasserdampfdurchlässigkeiten im Bereich von 0,9 bis 3 Gramm pro Quadratmeter und Tag unter den jeweils genannten Prüfbedingungen.

Die Anlagen sind für weitere Materialtypen ausgelegt, darunter MDO-PP, CPE, CPP und Cast-PET. Der Wechsel zwischen verschiedenen Folientypen kann ohne technische Umrüstung erfolgen, wodurch die Auslastung der Anlagen gesteigert werden kann. Die im Gießverfahren hergestellten Folien zeichnen sich durch eine gleichmäßige Dickenverteilung, hohe Planlage und optische Klarheit aus. Auch die Rückführung von Randbeschnittmaterial in den Produktionsprozess ist technisch umsetzbar, einschließlich bei Folien mit sehr geringer Dicke wie etwa 15 Mikrometer.

Die Entwicklung der 17 Mikrometer starken Barrierefolie erfolgte in Zusammenarbeit mit Dow Packaging & Specialty Plastics, das die eingesetzten Polyethylenharze bereitstellte, sowie mit EVAL Europe N.V., einem Unternehmen der Kuraray-Gruppe, das die Sauerstoffbarriere auf EVOH-Basis lieferte. Die Kooperation zielte auf die industrielle Umsetzung recyclingfähiger Monomaterialfolien mit funktionalen Barriereeigenschaften für den Einsatz in flexiblen Verpackungen.