Actipoly

Forschungstitel:
Aktive multivalente Verpackungen aus umweltfreundlichem Fasermaterial

Arbeitsgruppe: Verpackungsmaterialien

Forschungsstelle und wissenschaftliche Betreuung:

  1. Papiertechnisches Institut (PTI), Dr. Markus Kleebauer
  2. Institut für Zellstoff und Papier (IZP)
  3. Leibnitz-Institut für Agrartechnik (ATB)

IGF-Vorhaben: 142 EBG
Finanzierung: BMWA, PT-DLR, IVLV, VDMA
Laufzeit: 2015 – 2017

ACTIPOLY ist ein zwei Jahre andauerndes ERA-NET CORNET-Projekt, das im Mai 2015 angelaufen ist. Ziel ist die Entwicklung faserbasierter, tiefziehbarer Verpackungsmaterialien mit Barrierefunktion und antimikrobieller Beschichtung, um die Haltbarkeit frischer Lebensmittel zu verlängern. Weitere Entwicklungsziele sind die Recyclingfähigkeit und Kompostierbarkeit der gesamten Verpackung nach dem Gebrauch.

Innovatives Kernstück des Projekts ist die Modifizierung faserbasierter Materialien mit dem Ziel thermoplastische Eigenschaften in diesen Materialien zu erzeugen. Hieraus werden Papiere hergestellt und zu Verpackungsschalen tiefgezogen. Eine derartige Entwicklung würde Papier und anderen faserbasierten Werkstoffen völlig neue Einsatzmöglichkeiten eröffnen für die es bisher noch keine um-weltfreundlichen Lösungen gibt. Weiterhin soll eine tiefziehbare Beschichtung mit einer Barrierwirkung gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf sowie eine antimikrobielle Beschichtungen entwickelt werden, um die Haltbarkeit und Genießbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern. Zum Verschließen der Verpackungsschalen soll eine biobasierte antimikrobielle und siegelfähige Folie entwickelt werden. Die gesamte Verpackungslösung soll recyclingfähig und kompostierbar sein. Nachfolgend einige Details zu den einzelnen Projektteilen:

Thermisch formbares Rohpapier
Hauptteil des Projekts ist die chemische Modifizierung der funktionellen Gruppen von Zellulose zur Erzeugung faserbasierter Materialien mit thermoplastischen Eigenschaften. Dazu wird die hydrophile Zellulose teilweise hydrophobiert, um sie plastisch verformbar zu machen. Der richtige Substitutionsgrad ist entscheidend, um ein ausgewogenes Verhältnis von hydrophilen und hydrophoben Gruppen zu erhalten, um einerseits aus diesen Fasern Papiere herstellen zu können(hydrophile Komponente) und andererseits thermisch verformbare Materialien (hydrophobe Komponente) zu erhalten.

Tiefziehbarer Barrierestrich
Der tiefziehbare Barrierestrich mit Sperrwirkung gegen Sauerstoff und Wasserdampf soll experimentell durch eine mehrlagige Beschichtung auf dem Papier erzeugt werden.. Als mögliche Feuchtigkeitsbarriere werden hydrophobe Polymere wie z.B. Wachse untersucht. Die zweite Schicht dient als Sauerstoffbarriere. Zudem sollen die Zugfestigkeitseigenschaften der mehrlagigen Beschichtung falls notwendig durch anorganische Füllstoffe modifiziert werden. Beide Maßnahmen – die Anpassung der Verformbarkeit und der Barrierefunktionen – werden mit einer speziell entwickelten Versuchsmatrix bewertet.

Entwicklung neuer biobasierter antimikrobieller Beschichtungen
Zur Erzeugung antimikrobieller Beschichtungen werden zwei Ansätze verfolgt: der Einsatz biobasierter antimikrobieller Wirkstoffe sowie die Entwicklung superhydrophober Striche. Zunächst werden zeitgleich zwei Verfahren zum Einbringen antimikrobieller Wirkstoffe in die Verpackung getestet:

  • Einbringen antimikrobieller Verbindungen durch Sprühauftragsverfahren
  • Einbringen antimikrobieller Verbindungen in die Matrix durch Schmelzverfahren

Parallel dazu erfolgt die Entwicklung superhydrophober Beschichtungen zur Erzeugung antimikrobieller Eigenschaften von Beschichtungen.

Gegen Ende des Projektes werden Demonstratoren hergestellt und die relevanten Verpackungseigenschaften bewertet, sowie Shelf-life-Tests von Lebensmitteln in diesem Demonstratoren durchgeführt und mit kommerziell erhältlichen Verpackungslösungen verglichen. Die Umweltverträglichkeit des Verpackungsmaterials wird mit Hilfe von Ökobilanzen und Lebensdaueranalysen bewertet. Zum Schluss sollen Abpackversuche bei verschiedenen Lebensmittelherstellern durchgeführt werden, um die Eignung dieser Materialien für die herkömmlichen industriellen Verpackungsanlagen zu überprüfen.

Die PTS koordiniert die Arbeit der insgesamt acht Projektpartner: Neben der Papiertechnischen Stiftung (www.ptspaper.com) als Koordinator und der IVLV als kooperierende Forschungsvereinigung sind CELABOR (www.celabor.be), The Association West Pomerian Cluster „Green Chemistry“ (www.zielonachemia.eu), MateriaNova (www.materianova.be), Pack4Food VZW (www.pack4food.be), Sirris (www.sirris.be), The West Pomeranian University of Technology Szczecin (www.zut.edu.pl) und das Leibniz-Institut für Agrartechnik in Potsdam (www.atb-potsdam.de) beteiligt.

Berichte


Aktuelle Termine dieser Arbeitsgruppe

05.10.2022
VerpackungsmaterialienACCEPT (pA) Webkonferenz
18.08.2022
VerpackungsmaterialienREPAC2 (pA) Webkonferenz