Folienherstellung

Das breite Produktsortiment bei der Folienherstellung

Als Folien werden Produkte bezeichnet, die von wenigen µm Stärke bis zu Stärken von mehreren Millimetern reichen. Kunststofffolien im Millimeterbereich sind so steif, dass ein Laie nicht mehr von Folie sprechen würde, sondern eher von einer Kunststoffplatte. Da sie sich im Herstellungsprozess aber kaum von dünnen Folien unterscheiden, werden auch starke Folien in der Fachsprache als Folien bezeichnet. Kunststoff ist aber nicht das einzige Material, aus dem Folien hergestellt werden können. Auch aus Metallen können dünne Folien produziert werden, das bekannteste Beispiel ist die Alufolie. Zudem ist es möglich Folien aus Materialien herzustellen, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Diese sind dann im engeren Sinne keine Kunststofffolien, werden aber oftmals trotzdem so bezeichnet, etwa als Kunststofffolie aus nachwachsenden Rohstoffen oder kompostierbare Folie. Dieser Text soll die Folienherstellung von Kunststofffolien und Folien aus nachwachsenden Rohstoffen näher beleuchten.

Folienherstellung und ihr Marktumfeld

Die Materialentwicklung von Foliengrundstoffen und die Rezeptur von Folien sind wichtige Voraussetzungen für die Folienherstellung. Dafür werden geeignete Rohstoffe ausgewählt und mit Additiven, Zusatzstoffen, anderen Materialien oder auch Farben kombiniert. Für die Herstellung von Folien stehen verschiedene Produktionsverfahren zur Verfügung. Das am häufigsten verwendete Verfahren ist die Extrusion, aber auch Gießen, Blasen und Kalandrieren sind Methoden, die für bestimmte Folien eingesetzt werden. Mit der Folienherstellung ist es nicht getan, die Abnehmer der Folien aus den verschiedensten Branchen müssen von den Folienherstellern anwendungstechnisch beraten werden. Spezifische Produktmerkmale, Verarbeitungsmöglichkeiten, geforderte Zertifizierungen sowie Umweltstandards müssen für die angebotenen Folien mit den Kundenanforderungen in Einklang gebracht werden.

Veredelung, Weiterverarbeitung und Zertifizierung von Folienprodukten

Bestimmte Veredelungsschritte wie Bedrucken, Laminieren, Beschichten oder Prägen werden oft bereits mit der Folienherstellung angeboten. Auch der Zuschnitt nach Kundenwunsch oder die Lieferung bestimmter Rollenware wie Mutterrolle oder Masterrolle gehören in den Bereich der Folienherstellung. Weitere wichtige Aufgabe bei der Folienherstellung ist die Qualitätssicherung und Zertifizierung, um gesetzlichen Vorgaben gerecht zu werden. Hier spielen sowohl Anforderungen aus dem Gesundheitsbereich eine Rolle wie auch Vorgaben aus dem Umweltbereich. Außerdem wird durch die Qualitätskontrolle sichergestellt, dass die vom Kunden angeforderten Produktmerkmale in der Produktion umgesetzt worden sind.

Folienherstellung aus petrochemischen Kunststoffen

Bei der Folienherstellung wird ein breites Spektrum an Folien aus Grundstoffen hergestellt, die aus Erdöl gewonnen werden. Einige wichtige Materialien zur Folienherstellung sind zum Beispiel:

• Polyethylen (PE) wird als LDPE, HDPE und LLDPE zu Folien verarbeitet. Die Abkürzungen bedeuten „Low Density“ für LD, „High Density“ für HD und „Linear Low Density“ LLD. LD bedeutet weich und flexibel, HD steif und fest. LLD ist eine Mischform aus den anderen beiden Qualitäten. Die Folien werden zum Beispiel für verschiedene Arten von Verpackungen, Beutel für unterschiedliche Anwendungen oder Agrarfolien verwendet.
• Polypropylen (PP) wird als biaxial orientierte Folie (BO-PP), für Etiketten, Lebensmittelverpackungen, Non-Food-Verpackungen und eine Vielzahl weiterer Anwendungen genutzt.
• Polyester (PET) wird in vielen Fällen als BO-PET verarbeitet also ebenfalls eine biaxial orientierte Folie. Aber auch aus amorphem Polyethylenterephthalat (A-PET) oder glykolmodifiziertem PET (PET-G) werden Folien hergestellt. BO-PET-Folien sind hitzebeständig, dimensionsstabil und mechanisch sehr stabil. Sie sind für vielerlei Verpackungslösungen und technische Anwendungen geeignet. A-PET-Folien sind glasklar und sehr gut formbar.
• Polyamid (PA) dient vorwiegend dazu, andere Folien als Komponente einer Mehrschichtfolie in ihren Eigenschaften zu verbessern. Zum Beispiel werden mechanische Festigkeit und Tiefziehfähigkeit durch PA verbessert. PA-Folie dient als Aroma- und Gasbarriere und verleiht insbesondere Vakuumverpackungen hohe Durchstoßfestigkeit.
• Polyvinylchlorid (PVC) war einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe, wurde dann aber wegen der enthaltenen Chlorverbindungen stark zurückgedrängt und ist aus Anwendungen im Lebensmittelbereich fast völlig verschwunden. Folien aus PVC sind transparent, dehnbar und stabil. Im Bau- oder Dekobereich werden die langlebigen Folien immer noch für bestimmte Einsatzgebiete verwendet.
• Ethylen-Vinylacetat (EVA) ist ein variables Folienmaterial, das in vielen Bereichen eingesetzt werden kann. Besondere Bedeutung hat das Material als Zwischenfolie in Verbundglasscheiben, die Verletzungen durch Splitter verhindert und für Solarmodulverkapselungen.

Folienherstellung aus nachwachsenden Rohstoffen

In der Folienherstellung musss die zunehmende Nachfrage nach Folien bedient werden, die aus nachwachsenden Rohstoffen stammen. Im Idealfall sollen die Folien auch kompostierbar sein. Hier einige Beispiele:

• Polyactid (PLA), ist ein Material, das aus Milchsäure und Maisstärke hergestellt wird. Umgangssprachlich wird es auch als Polymilchsäure bezeichnet. PLA-Folie ist lebensmittelecht und verfügt über eine gute Transmissionsrate für Feuchtigkeit. Diese Eigenschaft ist besonders für den Einsatz im Lebensmittelbereich wertvoll. Ein weiteres Argument für PLA-Folien ist ihre Kompostierbarkeit. Auch im Non-Food-Bereich werden sie als Sichtfenster oder zur Verpackung insgesamt verwendet.
• Di-Acetat-Folie wird aus Holzfasern hergestellt, die in Aceton gelöst werden. Die Folien sind ebenfalls kompostierbar und überzeugen bei der Lebensmittelverpackung durch ihren guten, natürlichen Anti-Fog-Effekt. Neben dem Bereich Lebensmittelverpackung spielen Di-Acetat-Folien auch für technische Anwendungen eine wichtige Rolle.
• Triacetat-Folie wird ebenso wie Di-Acetat-Folie aus Holzfasern produziert, die in Dichlormethan gelöst werden. Die Folie wird für Spezialanwendungen im optischen Bereich und anderen technischen Bereichen verwendet. Triacetat-Folien sind nur unter kontrollierten Bedingungen kompostierbar.
• Auch Zellulosehydrat wird aus dem Grundstoff Zellulose hergestellt. Das erzeugte Produkt wird Zellglas oder Glaspapier genannt, ist aber vor allem unter dem ursprünglichen Markennamen Cellophan bekannt. Es ist kompostierbar, kann aber auch über das Altpapier sowie thermisch problemlos entsorgt werden. In der Verpackungsindustrie wurde dieses älteste Folienmaterial in den 1950er Jahren von preisgünstigeren, erdölbasierten Folien weitgehend verdrängt. Heute gewinnt Zellulosehydrat in der Folienherstellung wieder an Bedeutung, weil Folien aus natürlichen Rohstoffen aus Umweltgründen gesucht sind.

Bedeutung von metallisierten Folien und Verbundfolien bei der Folienherstellung

Durch Bedampfen mit Aluminium, anderen Metallen oder Materialien sowie Laminieren und Beschichten werden Folien für bestimmte Anwendungen ausgerüstet. Auch durch den Verbund verschiedener Folienmaterialien durch Coextrusion werden in der Folienherstellung Folien mit spezifischen Eigenschaften erzeugt. Auf diese Weise werden zum Beispiel Barriereeigenschaften an die vorgesehene Verwendung der Folien angepasst. Der Schutz von Produkten vor Sauerstoff und anderen Gasen, vor Licht, UV-Strahlung und Feuchtigkeit kann mit den zusätzlichen Schichten einer Mehrschichtfolie gezielt verändert werden. Bei der Folienherstellung muss hierbei das komplexe Zusammenwirken unterschiedlichster Folienmaterialien, von Zusatzstoffen und anderen Beschichtungsmaterialien berücksichtigt werden.

Spezielle Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen in der Folienherstellung

Bei der Folienherstellung sind strenge Auflagen gesetzlicher Art einzuhalten und hohe Qualitätsanforderungen der Kunden umzusetzen. Insbesondere wenn Folien in sensiblen Bereichen eingesetzt werden, wie Lebensmittelverpackung oder Medizintechnik, gibt es viele festgelegte Rahmenbedingungen. Wichtige Bereiche sind zum Beispiel:

• Für Folien, die im Lebensmittelbereich eingesetzt werden, gelten in Europa die strengen Auflagen der EU-Verordnung 10/2011. Für den US-amerikanischen Markt gibt es ähnliche FDA-Regularien. Darin wird festgelegt, welche Anforderung eine Folie erfüllen muss, die im Lebensmittelbereich eingesetzt wird.
• Zur Einhaltung dieser Regeln gehören standardisierte Migrationstests, die belegen, welche Stoffe von einer Folie auf ein anderes Material übergehen. Folienhersteller müssen diese Tests durch eine Konformitätserklärung bestätigen.
• Zur Folienherstellung gehört auch eine umfassende Dokumentation über Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff, anderen Gasen und Wasserdampf sowie Licht und UV-Strahlung.
• Tests zu mechanischen Eigenschaften wie Reiß- und Durchstoßfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, Dehnung und Dimensionsstabilität müssen bei der Folienherstellung durchgeführt und in Produktdatenblättern dargestellt werden.
• Eigenschaften wie Glanz, Transparenz, andere optische Eigenschaften oder die Bedruckbarkeit sind wichtige Produktmerkmale in der Folienherstellung.
• Elektrischen Eigenschaften verschiedener Folien spielen für technische Anwendungen eine wichtige Rolle.
• Nachhaltigkeit, Kompostierbarkeit und Recyclingfähigkeit von Folienmaterialien gewinnen zunehmend an Bedeutung. Zertifizierungen zum Umweltmanagement wie ISO 14001 oder zur Transparenz von Lieferketten wie ISCC PLUS werden damit Voraussetzungen zu Erfolg am Markt.

Smart Packaging meint in der Folienherstellung, dass Folien angeboten werden, die in der Lage sind, Zusatzfunktionen zu übernehmen. Wie auch bei anderen „smarten“ Lösungen, wie zum Beispiel im Smart Home, vernetzt auch Smart Packaging die physische und die digitale Welt. Smarte Verpackungen eröffnen eine Brückenfunktion, in der zwischen Herstellern, Händlern und Konsumenten kommuniziert wird und die Möglichkeit besteht, Social-Media-Kanäle in diese Kommunikation mit einzubeziehen.

Folienherstellung von „aktiven“ Verpackungen

Beim Smart Packaging wird zwischen aktiven und intelligenten Verpackungen unterschieden. Bei aktiven Verpackungen werden in der Folienherstellung Funktionen integriert, die zu einer Interaktion mit den verpackten Produkt in der Lage sind. Das kann zum Beispiel die Absorption von Gasen wie Sauerstoff oder Ethylen sein. Auch lichtfilternde Eigenschaften von Folien werden zu diesen aktiven Eigenschaften gezählt. Antimikrobielle und feuchtigkeitsregulierende Folien sorgen bei Lebensmittelverpackungen für höhere Produkthaltbarkeit, in der Verpackung von Medizintechnik für Keimfreiheit. Für all diese Eigenschaften sind in der Folienherstellung gesonderte Materialien, Additive oder Beschichtungen entwickelt worden.

Folienherstellung von „intelligenten“ Verpackungen

Bei intelligenten Verpackungen werden bei der Folienherstellung Diagnostik- und Indikatorfunktionen in die Folien integriert. Intelligente Verpackungen weisen zum Beispiel Eigenschaften auf, die Informationen über den Zustand des verpackten Produktes geben können. Dies kann zur Einschätzung des Produkts dienen oder zu Dokumentationszwecken. In die Folien integrierte Indikatoren oder Sensoren stellen dazu Informationen bereit. So können Informationen zur Temperatur oder Dichte, zu Lagerdauer oder Frische der verpackten Produkte direkt an der Verpackung abgelesen werden. Auch bewegungsempfindliche Sensoriken sind möglich, die Erschütterungen dokumentieren oder andere Bewegung wie etwa eine Rotation. Viele intelligente Funktionen dienen dazu, Lagerung, Logistik und Dokumentation zu vereinfachen und zu beschleunigen. Der höhere Preis intelligenter Verpackungen kann sich durch Einsparungen in diesen Bereichen langfristig rechnen.

Augmented-Reality-Elemente in der Folienherstellung

Augmented-Reality-Elemente in intelligenten Verpackungen erweitern das Produkterlebnis auf digitale Weise. Meist werden dazu nach einem Scan mit Smartphone oder Tablet zusätzliche Informationen bereitgestellt oder auch Unterhaltsames geboten, das im Zusammenhang mit dem verpackten Produkt steht. Augmented Reality in der Folienherstellung ermöglicht also völlig neue Marketingfunktionen, in denen die Produkte über das Smartphone virtuell ergänzt werden. Das reicht von einfach zugänglichen Produktinformationen über Lieferketteninformationen bis hin zu eigenen, digitalen Erlebniswelten rund um das intelligent verpackte Produkt. Den Ideen der Marketingabteilungen sind hier kaum Grenzen gesetzt. Mit einem Klick zu einem Preisausschreiben, einem zum Produkt passenden Kochrezept oder zum Nachhaltigkeitskonzept der produzierenden Firma.

Entsorgung von Smart Packaging-Produkten

Eine der größten Herausforderungen im Bereich Smart Packaging ist die Frage der Entsorgung. Aufgrund der enthaltenen Elektronikelemente fallen Verpackungen mit eigenständigen, elektronischen Funktionen in den Bereich des Elektro- und Elektronikgesetzes. Sie sind dann bei der Entsorgung wie Elektronikgeräte zu behandeln. Eine Entsorgung über den Hausmüll ist dadurch nicht möglich. Die Hersteller müssen für ihre Verpackungen spezielle Entsorgungsmöglichkeiten schaffen oder sie als Sondermüll kennzeichnen, was nicht wünschenswert ist. Um die Möglichkeiten von Smart Packaging umfangreich zu nutzen, sind alle Beteiligten bei Folienherstellung und Verpackungskonzeption gefordert, Lösungsansätze zu erarbeiten, die einen Einsatz von smarten Produktverpackungen in Einklang mit gesetzlichen Vorgaben ermöglichen.

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