Mehrschichtfolien

Was sind Mehrschichtfolien?

Mehrschichtfolien sind thermoplastische Folien. Sie bestehen aus mindestens zwei oder mehr Lagen. Häufig werden die Begriffe Mehrschichtfolien und Verbundfolien als Synonyme verwendet. Will man hier eine Differenzierung vornehmen, bietet sich folgende Unterscheidung an: Mehrschichtfolien werden im Coextrusionsverfahren aus Polymeren hergestellt. Verbundfolien/Multilayerfolien sind Materialmixe, z. B. mit Aluminium oder Karton.

 

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• Mehrschichtfolien bestehen überwiegend aus PE, PP oder PA bzw. einer Kombination dieser Polymere.
• Eigenschaften von Mehrschichtfolien sind: hohe Festigkeit, hohe Flexibilität und Undurchlässigkeit für Wasserdampf (je nach Folienaufbau).
• Mehrschichtfolien werden in vielen industriellen Bereichen als flexible Verpackungen eingesetzt,
  B. als Stretchfolien zur Ladungssicherung oder zur Verpackung von Medizinprodukten.
• Für das Packaging von Lebensmitteln werden neben klassischen Multilayerfolien auch Mono-Barrierefolien aus PE, PP oder anderen Polymeren eingesetzt.
• Mehrschichtfolien aus Polyolefinen wie PE oder PP können wieder eingeschmolzen und damit besonders leicht rezykliert werden.

 

Wie werden extrudierte Mehrschichtfolien hergestellt?

Mehrschichtfolien werden im sogenannten Coextrusionsverfahren hergestellt. Dabei werden Folienlagen aus zwei oder mehr artgleichen oder unterschiedlichen Materialien zu einer Folie vereint. Die einzelnen Lagen werden im Mehrschichtfolien-Produktionsprozess mit oder ohne Hinzufügung eines Haftvermittler, z. B. EVOH, verbunden.

Blasfolienextrusion
Bei diesem Verfahren werden mehrere Lagen flüssigen Kunststoffgranulats durch eine Coex-Ringdüse gepresst und danach zu einem mehrere Meter hohen Schlauch aufgeblasen. Der Schlauch wird anschließend von Walzen aufgewickelt, an den Seiten aufgeschnitten und als Rollen konfektioniert. Dieses Verfahren wird u. a. eingesetzt für Folienverbünde aus PE und PA.

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Cast- bzw. Gießfolienextrusion
Bei diesem Produktionsverfahren werden die einzelnen Lagen des flüssigen Kunststoffs durch eine Breitschlitzdüse gepresst und auf einer Kühlwalze abgekühlt. Anschließend werden die Folien auf Hülsen gewickelt. Häufige Materialkombinationen für gegossene Mehrschichtfolien sind PE und PA.

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Polyethylen (PE) – Innen- und Außenschichten

Polyethylen, insbesondere LDPE und LLDPE, zählt zu den am häufigsten verwendeten Ausgangsmaterialien in der Folienherstellung. Es wird in vielen Verpackungen eingesetzt – von der Stretchfolie zur Ladungssicherung bis zu Lebensmittelverpackungen. Polyethylen hat folgende Eigenschaften:

Hohe Beständigkeit gegen

• Säuren, Laugen, Chemikalien
• Alkohole, Öle und Fette
• Niedrige Temperaturen bis -50 °C
• höhere Temperaturen: LLDPE bis +90 °C, LDPE bis +60 °C

Geringe Beständigkeit gegen

• UV-Licht
• Feuer

Hohe Durchlässigkeit für

• Sauerstoff
• Kohlendioxid
• Aromastoffe

Geringe Durchlässigkeit für

• Wasserdampf
• Polare Gase

Mechanische Eigenschaften

• sehr gute Dehnbarkeit
• hohe Reißfestigkeit

Weitere technische Eigenschaften

• gute elektrische Isoliereigenschaften
• bedruckbar
• sehr gute Heißsiegeleigenschaften (LLDPE)

 

Polypropylen (PP) – Folie innen und außen

PP besitzt eine höhere Festigkeit und Härte als PE. Durch das sogenannte Verstrecken (Dehnen) des Kunststoffs nach der Extrusion in Längsrichtung erhöht sich die Stabilität der Folie (OPP-Folie). Wird sie zusätzlich in Querrichtung verstreckt, erhöht sich die Festigkeit abermals (BOPP-Folie). OPP-Folien werden u. a. in Verbundfolien verwendet. Verpackungen aus PP sind geruchlos und hautverträglich und werden daher für das Packaging von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten verwendet.

Hohe Beständigkeit gegen

• Säuren, Laugen
• Fette
• fast alle organischen Lösungsmittel
• Niedrige Temperaturen bis -10 °C
• hohe Temperaturen bis +110 °C

Geringe Durchlässigkeit für

• Sauerstoff
• Wasserdampf

Mechanische Eigenschaften

• steifer, fester und härter als PE
• sehr gute Reißfestigkeit
• hohe Durchstoßfestigkeit

Weitere technische Eigenschaften

• sehr farbstabil
• weniger gut bedruckbar
• schlechte Siegeleigenschaften

 

Polyamid (PA) – Sperrschicht, stabile Verpackung

Es gibt unterschiedliche Arten von Polyamiden. Die Klassifikation erfolgt nach der Art der Monomere, nach der Art der Monomerzusammensetzung oder nach der Art des Erweichungs- und Erstarrungsverhaltens. In coextrudierten flexiblen Folien wird PA als Sperrschicht eingesetzt – ideal für technische Folienverpackungen sowie Tiefkühl-Lebensmittel und zu pasteurisierende Waren.

Hohe Beständigkeit gegen

• Chemikalien
• Temperaturen bis über +150 °C

Geringe Durchlässigkeit für

• Aroma
• Sauerstoff

 

Mechanische Eigenschaften

• sehr gute Festigkeit
• sehr gute Steifigkeit
• hohe Zähigkeit

Weitere technische Eigenschaften

• Wasseraufnahme und -abgabe aus der Umgebung

Wofür werden flexible Mehrschichtfolien genutzt?

Verpackungsfolien zur Ladungssicherung

Das Einstretchen von Waren auf Paletten mit reißfesten, durchstoßsicheren Mehrschichtfolien, sogenannten Stretchfolien, gilt als besonders sichere Form der Verpackung und Ladungssicherung.

Landwirtschaftliche Erzeugnisse

Agrar-Stretchfolien und Silofolien sind Mehrschichtfolien. Sie bestehen aus lebensmittelechten Schichten, die mit dem Futtermittel in Kontakt kommen, Sperrschichten für einen optimalen Sauerstoffabschluss und Gärprozess sowie Außenschichten mit hoher UV-Stabilität, Durchstoßsicherheit und Reißfestigkeit.

Pharmazeutische Produkte

Kosmetika, medizinische Produkte und Reinigungsmittel erfordern ein Packaging mit besonderen Eigenschaften. Insbesondere bei medizinischen Verpackungen müssen die einzelnen Lagen der Mehrschichtfolie perfekt aufeinander abgestimmt sein. Hierfür sind umfangreiches Prozess-Know-how und hochgenaue Dosierungen der einzelnen Materialien erforderlich. Die Produktion erfolgt unter Einhaltung definierter Hygienestandards analog zur Lebensmittelindustrie.

Lebensmittel-Verpackungen

Das Packaging von Lebensmitteln ist sehr vielfältig. Folien-Verpackungen können ethylenempfindliche Lebensmittel vor einem raschen Verderb schützen. Zudem bewahren sie Bio-Lebensmittel bei einem Kontakt mit konventionell erzeugten Waren vor einer Kontamination mit an deren Oberfläche anhaftenden Spritzmitteln, z. B. gegen Fäulnis oder Schimmel. Für Fleisch, Wurst, Käse und Fisch kommen komplexe Mehrschichtfolien neben modernen, gut recycelbaren Mono-Barrierefolien zur Anwendung, welche die empfindlichen Waren optimal vor äußeren Einflüssen schützen.

Mehrschichtfolien werden im Lebensmittelsektor eingesetzt als:

• Barrierefolien für empfindliche Lebensmittel
• Standbodenbeutel für Nüsse, Gebäck, Bonbons, Müsli
• Siegelfolien/Deckfolien – auch wiederverschließbar

Neue Erkenntnisse zur Recyclingfähigkeit von PA

Forschende der BASF und des Institut cyclos-http GmbH haben im Juni 2022 ihre Studienergebnisse hinsichtlich der Reyclingfähigkeit von coextrudierten PE/PA-Mehrschichtfolien veröffentlicht. Sie kommen zum Ergebnis, dass PA6 und PA6/6.6-CoPolyamide in PE-Folienabfällen beim mechanischen Recycling, das nach Kunststoffarten sortiert ist, keine Probleme bereiten – zumindest dann nicht, wenn man den derzeitigen PA-Anteil am Abfallaufkommen zugrunde legt.

Sortieranlagen unterscheiden nur zwischen recycelbar und nicht recycelbar

Sortiertechniken, die z. B. mittels Nahinfrarot-Spektroskopie (NIR) in der Lage sind, verschiedene Kunststoffe wie PE, PP, PET, PVC und PU zu identifizieren, können letztlich nur zwischen rezyklierbaren und nicht rezyklierbaren Kunststoffen unterscheiden.

https://youtu.be/uciCpOMI8lE

Mehrschichtfolien-Recycling stellt hohe Anforderungen an die Reinheit

Für die Herstellung hochwertiger Rezyklate benötigen Unternehmen im ersten Schritt saubere und sortenreine Folienabfälle – sie bestimmen die Güte der zurückgewonnenen Rohstoffe. Verunreinigungen erschweren ein qualitatives Recycling. Insofern sind geregelte Entsorgungs- und zuverlässige Sortierpfade Voraussetzung für geschlossene Kreisläufe, Rezyklate mit definierten Eigenschaften und die Herstellung neuer hochwertiger Folienverpackungen.