Ultraschallsiegeln

Forschungstitel:
Untersuchung des Einflusses von Materialeigenschaften einzelner Verbundschichten bei mehrschichtig aufgebauten Kunststoffverpackungsfolien auf die Ultraschallsiegelbarkeit

Arbeitsgruppe: Abfüll- und Verpackungsprozesse

Forschungsstelle und wissenschaftliche Projektbetreuung:

  1. Fraunhofer-Institut für Verpackungsmaschinen und Verpackungstechnik (AVV), Hr. K. Thürling
  2. Kunststoffforschung und -entwicklung gGmbH, Dr. B. Baudrit

IGF-Vorhaben: 15809BG
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2008 – 2010

Das Ultraschallsiegelverfahren gewinnt gegenüber dem verbreiteten Heißsiegelverfahren zur Herstellung bzw. zum Verschließen von Verpackungen zunehmend an Bedeutung und wird für viele Anwendungen, insbesondere im Bereich Lebensmittelverpackung, attraktiv. Zu den in der Praxis bereits nachgewiesenen Vorteilen zählen unter anderem kurze Prozesszeiten, hohe energetische Effizienz, das Durchschweißen von Nahtkontaminationen, die Möglichkeit der unmittelbaren Nahtbelastung nach dem Siegelvorgang und die guten Vorraussetzungen zur Inlinequalitätskontrolle. Insbesondere fehlende grundlegende Kenntnisse zum Verhalten der Verpackungsmaterialien beim Ultraschallsiegeln erschweren Anwendern dessen umfassenderen und effizienten Einsatz.

Prinzipbedingt spielen beim Ultraschallverfahren andere Materialeigenschaften als beim Heißsiegelverfahren eine Rolle. Diese beeinflussen Nahtqualität und Prozessgeschwindigkeiten entscheidend. Die am Markt verfügbaren Siegelmaterialien, in der Regel polyolefinbasiert, sind im Wesentlichen auf das Heißsiegelverfahren optimiert. Erfahrungen zeigen, dass diese ein teilweise stark unterschiedliches Ultraschallsiegelverhalten aufweisen können.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden daher folgende Ergebnisse angestrebt:

  • Untersuchung des Einflusses einzelner Folienverbundschichten und deren spezifischer Materialeigenschaften auf den Ultraschallsiegelvorgang
  • Ableitung der den Ultraschallsiegelprozess maßgeblich beeinflussenden Materialeigenschaften
  • Ermittlung von Prozessparameterfenstern und Erstellung einer Anwenderempfehlung bzw. eines Leitfadens
  • Entwicklung von Modellansätzen zur Beschreibung des Ultraschallsiegelvorgangs

Die Ermittlung der für den Ultraschallsiegelvorgang relevanten bzw. begünstigenden Materialeigenschaften und -kombinationen ermöglicht den Folienherstellern die bessere Abstimmung ihrer Produkte auf dieses Fügeverfahren. Die gewonnenen Ergebnisse werden weiterhin den Anwendern höhere Prozessstabilität, höhere erreichbare Arbeitsgeschwindigkeiten und geringere Ausfall- und Rüstzeiten beim Einsatz des Ultraschallverfahrens ermöglichen. Bei Maschinen- und Folienherstellern können Entwicklungszeiten speziell angepasster Werkzeuge bzw. Folien minimiert und damit entscheidende Kosteneinsparungen erzielt werden.

Projektberichte

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 Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.