AdAddFree Papierfügen

Die für das Herstellen und Verschließen von Papierverpackungen notwendigen Fügeverbindungen, welche bestimmte Anforderungen an mechanische Beständigkeit und Dichtigkeit unterliegen, erfordern bisher den Zusatz von Fremdstoffen, wie z.B. Kunst- oder Klebstoffen. Diese unvermeidbaren stofflichen Verunreinigungen führen entweder zu komplexen und kostenintensiven Recyclingprozessen, zur Minderung der Qualität des Recyclingmaterials oder zum Verlust des Papiers für den weiteren Wertstoffkreislauf. Sie stellen daher eine erhebliche Herausforderung im etablierten und effizienten Recyclingprozess von Papier dar [TKP16].

Ein aktuell noch wenig untersuchter Ansatz besteht darin, die Fügeverbindung ausschließlich über Befeuchtung und hohen Druck zu erzeugen [PAT19]. Die durch das Wasser gequollenen Fasern bilden bei der Trocknung interfibrilläre Wasserstoffbrücken, welche für den mechanischen Zusammenhalt der Fasern verantwortlich sind [STU07]. Bei Vorversuchen am Fraunhofer IVV konnte ein Druck von ca. 300 MPa in der Fügezone erreicht werden. Bei ersten Fügetests mit geringfügiger Oberflächenbefeuchtung wurden für marktübliches Kopierpapier mit (80 g/m²) bereits Nahtfestigkeiten von bis zu 1,8 N/15mm erreicht. Dies kommt Klebeverbindungen sehr nah, welche bei gleichartigen Proben, nur eine 20% höhere Nahtfestigkeit aufwiesen.

Das Forschungsziel des IVLV-Vorhabens ist daher Nachweis, dass Fügedruck im Bereich von 200 – 500 MPa in Kombination mit einer definierten Feuchteapplikation zur einer Nahtfestigkeit in Höhe von 80 % der Materialfestigkeit führt und somit für Verpackungsanwendungen geeignet ist. Darüber hinaus sollen die wesentlichen Prozessparameter eingegrenzt und Anforderungen an die technische Umsetzung abgeleitet werden.