17.08.2011

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IKV: Plasmagestützte Barrierebeschichtung für Getränkeverpackungen

Permeationseigenschaften von Verpackungen sind ein wichtiges Kriterium bei Auswahl des geeigneten Verpackungsmaterials. Die Anforderungen an die Permeationseigenschaften sind teilweise hoch und meist nicht nur vom Füllgut vorgegeben. Auch aktuelle Trends wie der Einsatz von Biopolymeren oder das "Light weighting" von Getränkeflaschen, haben starken Einfluss.

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen erforscht derzeit ein Verfahren, mit dem die Verbesserung der Barrierewirkung plasmapolymerer Schichten auf Kunststoffgetränkeflaschen durch eine elektrische Vorspannung der Flasche, das sogenannte Substrat-Bias, erzielt werden soll. Studien an Folien hätten zeigen, dass sich bei der Abscheidung von Barriereschichten durch Einsatz eines Substrat-Bias Schichtdefekte verringern lassen. Das führe zu einer signifikanten Verbesserung der Barriereeigenschaften. Diese Technologie wird aktuell an einem neu aufgebauten Beschichtungsreaktor für PET-Flaschen untersucht. Bei erfolgreicher Validierung des Verfahrens soll der Prozess auf andere Materialen wie Polylactid (PLA) übertragen werden.

Neben der Verbesserung der Barriereeigenschaften soll auch der Einfluss des Substrat-Bias auf die Flexibilität der abgeschiedenen Schichten untersucht werden. Ein eventueller Einfluss auf die Dehnungstoleranz der Schichten ist gerade für die Anwendung bei kohlensäurehaltigen Getränken entscheidend, da Barriereschichten vom Flascheninnendruck gedehnt werden können. Die hochvernetzten Schichten versagen unter derartiger Belastung. Risse schwächen die Barrierewirkung. Hierzu wird untersucht, inwieweit durch das gezielte Abscheiden multifunktionaler Schichtsysteme, bestehend aus Hart- und Weichkomponenten, die Dehnbarkeit des Verbunds bei gleichzeitig guter Barrierewirkung erhöht werden kann.