Thermoformen

Forschungstitel:
Einfluss der Verstreckung beim Thermoformen auf die Permeation

Arbeitsgruppe: Abfüll- und Verpackungsprozesse

Forschungsstellen und wissenschaftliche Projektbereuung:
Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Aussenstelle für Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik; André Schult

IGF-Vorhaben: 13091BR
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2014

Um die Haltbarkeit empfindlicher Lebensmittel- und Pharmaprodukte auch ohne die Verwendung von Konservierungsstoffe zu verlängern, werden Schutzgasatmosphären in Verpackungen (MAP-Verpackungen) eingesetzt. Zur Aufrechterhaltung dieser Atmosphäre ist die Gasdichtigkeit der Verpackung von zentraler Bedeutung.

Diese wird durch die Qualität der Siegelnähte und die Gasdurchlässigkeit (Permeabilität) des Materials definiert. Die Permeabilität eines Materials ist eine standardisierte Angabe in Materialdatenblättern und kann im Wesentlichen auf bspw. Beutelverpackungen übertragen werden. Im Bereich der Thermoformverpackungen ist dies nicht ohne weiteres möglich, da das Material im Prozess unter hoher Temperatur sowie Geschwindigkeit ungleichmäßig verstreckt und folglich ausgedünnt wird. Es entsteht demnach eine inhomogene Wanddickenverteilung, welche einen einfachen Rückschluss auf die resultierende Permeabilität des Formteils verhindert.

In der Industrie wird häufig davon ausgegangen, dass sich die Materialdicke im Wesentlichen proportional zur Permeabilität des Ausgangsmaterials verhält. Auf dieser Basis werden die entsprechenden Materialienarten und –dicken für Thermoformverpackungen ausgewählt. Allerdings zeigen zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen und Vorversuche weitere materialspezifische Einflussgrößen auf die Permeabilität und deren Abhängigkeit von einer thermischen Verstreckung. Weiterhin fehlen anwendungsnahe Untersuchungen zur Relevanz dieser Einflussgrößen im Vergleich zur Materialausdünnung.

Innerhalb des Projektes werden homogen verstreckte Proben unter definierten Geschwindigkeiten, Temperaturen und Reckgraden mit Hilfe eines biaxialen Zugprüfversuchsstandes hergestellt und anschließend in ihrer Permeabilität vermessen. Damit kann der Einfluss und die Relevanz einzelner Verstreckungsparameter auf die Permeabilität identifiziert werden. Auf Grundlage dieser Daten können die Materialspezifikation und -auswahl stärker fokussiert und im Ergebnis die Materialeffizienz deutlich verbessert werden.

Schlussbericht

Das hier vorgestellte IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV e.V.) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.