Entleerbarkeit von Verpackungen EmptyPack

Die Untersuchung von Verpackungen nach der Entleerung durch Konsumenten zeigt häufig große Mengen an Produktrückständen (bei pastösen Produkten bis zu 20 Prozent), die an der Oberfläche der Verpackung anhaften und somit nicht der bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt werden können. Daraus ergibt sich ein volkswirtschaftliches Einsparpotential von etwa 900 Mio. Euro jährlich.

Die zeitabhängige Beschreibung der Wechselwirkung sehr komplexer, pastöser fluider Systeme mit Festkörperoberflächen wurde bislang kaum betrachtet. Auch fehlen Angaben zum zeitlichen Ablauf der Leerung einer Verpackung, bei der ein an der Oberfläche anliegender Flüssigkeitsfilm entweder auf der Oberfläche verbleibt oder eine Entnetzung stattfindet. Zum makroskopischen Phänomen der Produktanhaftung finden sich experimentelle Ansätze zur einfachen Quantifizierung dieses Adhäsionsverhaltens an flachen Packstoffproben, die weiterverfolgt werden sollen.

Daraus lässt sich ableiten, dass eine mittel- und langfristig anwendbare und beständige Lösung des Entleerungsproblems intensivere Arbeiten an den grundlegenden Phänomenen voraussetzt. Um die wesentlichen Einflussfaktoren auf das Anhaft- und Entleerungsverhalten nicht nur empirisch zu identifizieren, gilt es zu klären:

• Welche Phänomene treten beim Abfließen der Füllgüter an der Grenzfläche auf und welche Ursachen lassen sich zuordnen?
• Welche Rolle spielt die Phasigkeit des Füllgutes? Werden bestimmte Einzelkomponenten des Füllgutes bevorzugt an der Packstoffoberfläche adsorbiert? Gibt es Synergieeffekte zwischen mehreren Füllgutkomponenten oder zwischen Füllgutbestandteilen und den funktionellen Gruppen der Packstoffoberfläche?
• Wie schnell stellt sich ein Adsorptionsgleichgewicht ein, d.h. wann und wie ändert sich das Ablaufverhalten des Füllgutes nach längerem Kontakt mit der Packstoffoberfläche?
• Wie stellen sich im Bezug zum Entleerungsverhalten die Beiträge der rheologischen Eigenschaften des Füllguts und der chemischen und physikalischen Charakteristika der Oberfläche quantitativ im Verhältnis zueinander dar?

Der wissenschaftlich-technische Aspekt der vorgeschlagenen Arbeiten liegt in dem Ansatz, Phänomene zur besseren Restentleerbarkeit zu erkennen und für verschiedene Verpackungsarten umzusetzen. Dazu sollen Ablaufversuche durchgeführt werden und diese mit Oberflächenanalysen korreliert werden. ?Wissenschaftliche Ergebnisse werden in Form von umfangreichen Messdaten gewonnen, aus denen weitreichende Erkenntnisse über die Korrelation der Wechselwirkung Füllgut – Verpackungsoberfläche abgeleitet werden können. Im Vordergrund stehen die Bestimmung der Oberflächenenergie durch Kontaktwinkelmessung, die Charakterisierung der Oberflächentopographie mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) bzw. Rasterelektronenmikroskopie (REM), die chemische Identifizierung mittels IR-Spektroskopie und konfokaler Ramanspektroskopie sowie die Bestimmung rheologischer Eigenschaften mit einem Rotationsviskosimeter und verschiedenen Messgeometrien.

Aus wirtschaftlicher Sicht sind die Projektergebnisse im Bereich der Verpackungs-, Lebensmittelindustrie sowie im Bereich Haushaltschemikalien und Schmiermittel zu nutzen.