Immer umweltfreundlichere Verpackungsmaterialien gewünscht
Die meisten herkömmlichen Verpackungsmaterialien werden auf Ölbasis (aus fossilen Brennstoffen), aus nicht nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, die auch nicht biologisch abbaubar sind, was zusätzliche Probleme mit der Abfallentsorgung entstehen lässt. Ziel des EU-finanzierten Projekts "Atmospheric plasmas for nanoscale industrial surface processing" (PLASMANICE) war folgerichtig die Entwicklung biologisch abbaubarer Verpackungen aus nachwachsenden Rohstoffen. Verfahren zur atmosphärischen Plasmaabscheidung sind energieeffizient, reproduzierbar, liefern eine maßgeschneiderte Oberflächenstruktur im Nanobereich und sind umweltfreundlich. Die großtechnischen In-line-Bandverarbeitungsverfahren wurden jedoch bislang größtenteils aufgrund langsamer Verarbeitungsgeschwindigkeiten nicht zur Vorbehandlung von Verpackungsmaterialien eingesetzt. Hauptziel von PLASMANICE war die Entwicklung einer Anlage mit schnellerer atmosphärischer Plasmaabscheidung funktionalisierter nanostrukturierter Beschichtungen auf Substraten auf Basis von Fasern und Polymeren. Hier könnte sich eine praktikable Alternative zu den derzeit üblichen industriellen Verpackungspraktiken ergeben. Die Sol-Gel-Beschichtungstechnik ergibt feste (Gel-Phase) Materialien aus kleinen Molekülen in einer kolloidalen Suspension (Sol). Die PLASMANICE-Partnern entwickelten geeignete Sol-Gel-Beschichtungsverfahren, mit denen anorganisch-organische Beschichtungen mit hoher Barrierewirkung im Labor und im industriellen Maßstab hergestellt werden können. Mit einem neuartigen Multijet-Plasmasystem konnten industriell relevante Bandgeschwindigkeiten erreicht werden. Sol-Gel-Beschichtungen, die aus anorganischen und organischen, biologisch abbaubare Materialien bestehen, konnten mit Erfolg auf eine Vielzahl von Trägermaterialien wie etwa Papier, Pappe und Kunststofffolien aufgebracht werden. Die biologische Abbaubarkeit der Pappen wurde vom Beschichtungsprozess nicht beeinflusst. Hier ergeben sich umweltfreundliche und kostengünstige Optionen für die Nahrungsmittelverpackungsindustrie. Überdies wurden sämtliche Materialien, Lösungen und Prozesse unter Einsatz einer Vielzahl von Verfahrensweisen für Ökobilanz- (life-cycle assessment, LCA) sowie Risiko- und Sicherheitsanalysen einer gründlichen Bewertung unterzogen. Es wurde ein Online-Spektroskopieüberwachungsverfahren zur Bewertung der Charakteristika der Beschichtungsabscheidung entwickelt. Ein entsprechendes Patent ist eingereicht worden. PLASMANICE konnte in erheblichem Maße die Ausrüstung zur Plasmabeschichtungsabscheidung verbessern und dabei die Robustheit des Systems steigern und eine erhöhte Behandlungseinheitlichkeit realisieren sowie die industriell relevanten Geschwindigkeiten der Produktionslinie beschleunigen. Mit dieser Technologie sind biologisch abbaubare und aus erneuerbaren Ressourcen bestehende Beschichtungen für vielfältige Produktverpackungen zur praktikablen Option geworden.
