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Jul 06, 2023

Gestaltung umweltfreundlicherer Verpackungen

Im Mittelpunkt des Plastiks stehen thermogeformte Verpackungen und blasgeformte Flaschen

Thermogeformte Verpackungen und blasgeformte Flaschen stehen im Mittelpunkt der Debatte über Kunststoffverpackungen. Lynda Searby untersucht, wie Nutzer dieser Verpackungsformate ihre Nachhaltigkeitsbilanz verbessern können

Der vielleicht naheliegendste Weg, thermogeformte Lebensmitteltabletts nachhaltiger zu machen, ist die Umstellung auf ein Mono-PET-Material, das – zumindest technisch – recycelt werden kann. Das Problem besteht darin, dass die meisten Monomaterialien, die für thermogeformte Tabletts verwendet werden, eine Oberseite aus Multipolymer-Laminat erfordern Die Folie lässt sich auf der Schale versiegeln, sodass die Packung nicht wiederverwertbar ist, wenn die Oberseite nach dem Öffnen auf der Rückseite verbleibt.

Glücklicherweise haben die Hersteller von Thermoformmaschinen dies erkannt. Multivac beispielsweise gibt an, eine Ein-Polymer-Verpackungslösung entwickelt zu haben, die PET als einziges Polymer verwendet und gleichzeitig den notwendigen Barriereschutz beibehält, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu gewährleisten.

Dabei handelt es sich um eine Lösung, die Multivac als Reaktion auf das Bestreben entwickelt hat, den Einsatz von nicht recycelbarem Kunststoff in Verpackungen zu reduzieren. Sie ist jedoch keineswegs die einzige umweltfreundliche Innovation, die aus der Forschung und Entwicklung des Unternehmens mit Hauptsitz in Deutschland hervorgegangen ist.

„Als weltweit führender Hersteller von Verpackungslösungen ist es für Multivac eine der höchsten Prioritäten, Verpackungen zu entwickeln, die maximalen Produktschutz bei minimalem Ressourcenverbrauch bieten. Multivac bietet eine breite Palette an Verpackungskonzepten, die bei der Verwendung von Monofolien beginnen und sich bis hin zu diesen erstrecken.“ bis hin zu papierfaserbasierten Materialien", sagt Elliot Chrisp, Business Unit Manager für Materialien bei Multivac UK.

Recycelbare Materialien

Die Verwendung recycelbarer Materialien auf Papierfaserbasis für thermogeformte Schalen ist ein weiterer Weg, den Multivac verfolgt hat – mit Erfolg. Sein formbares Material auf Papierbasis wurde mit dem On-Pack Recycling Label (OPRL)-Status als weitgehend recycelbares Material ausgezeichnet.

Mit der PaperBoard-Lösung von Multivac können MAP- und Vakuum-Skin-Verpackungen aus papierfaserbasierten Materialien auf Standardmaschinen hergestellt werden. Durch den Einsatz unterschiedlicher Funktionsschichten ist es Multivac gelungen, Verpackungen herzustellen, die auch den Barriereanforderungen der Lebensmittelindustrie gerecht werden. Die Verpackungen können so gestaltet sein, dass der Endverbraucher die Kartonrückseite von der Kunststoffbarriereschicht zum Recycling trennen kann.

Dieses Konzept wurde kürzlich auf der IFFA in Frankfurt gezeigt, wo flache Vakuum-Skinverpackungen auf einer Tiefziehmaschine R 105 MultiFresh aus Kartonverbunden von der Rolle hergestellt wurden. Multivac bietet auch eine Nachrüstlösung an, die in bestehende Anlagen der Hersteller eingebaut werden kann, um ihnen die Verwendung papierbasierter und anderer alternativer Formmaterialien zu ermöglichen.

Multivac ist nicht der Einzige, der thermogeformte Verpackungskonzepte entwickelt hat, die den Kunststoffanteil minimieren. Der Konkurrent GEA gibt an, dass seine derzeitige Hauptpriorität darin besteht, die Menge des verwendeten Kunststoffs zu reduzieren – ein Schwerpunkt, der zum GEA Food Tray geführt hat. Durch die Kombination von Pappe und Kunststoff, die für das Recycling getrennt werden können, soll dieses Konzept den Kunststoffverbrauch um bis zu 80 % reduzieren.

Die untere Flexfolie wird zu vorgefertigten Wellpappkartons geformt und mittels heizbarer Stopfen punktuell mit dem oberen Bereich der Kartontrays versiegelt. Nach dem Befüllen, Evakuieren und Begasen der Packung wird die Oberfolie mit der Unterfolie versiegelt. Das Ergebnis ist laut GEA eine ökologisch nachhaltige Verpackung mit einer Tiefe von 20 bis 60 mm. Ebenso hat Ulma Packaging im Rahmen seines #ULMAweCare-Nachhaltigkeitsprojekts eine LeafSkin-Verpackung entwickelt, ein Plan, der darauf abzielt, Plastikmüll zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität von Lebensmitteln zu erhalten .

„Bei diesem Projekt hat Ulma stark in Forschung und Entwicklung investiert, was zur Entwicklung mehrerer neuer Verpackungsarten wie LeafSkin und ReducedScrap geführt hat. Darüber hinaus wurden viele unserer Thermoformmaschinen, darunter die TFS 200 MSV und die TFS 407 R, entwickelt „Entwickelt, um den Folienverbrauch erheblich zu reduzieren und gleichzeitig ein hohes Produktivitätsniveau aufrechtzuerhalten“, sagt Alistair Cook, Produktmanager bei Ulma Packaging UK.

Basierend auf einer recycelbaren flachen Pappschale soll LeafSkin den Folienverbrauch um bis zu 80 % reduzieren. ReducedScrap hingegen ist eine Verpackungsoption, die angeblich eine Reduzierung des für die Verpackung von Fleischprodukten benötigten Kunststoffs um bis zu 40 % ermöglicht, indem durch speziell entwickelte Luftlöcher in der Unterfolie ein Vakuum erzeugt wird. Auf den ersten Blick sind solche Konzepte Sie mögen einfach erscheinen, aber es steckt mehr dahinter, als man auf den ersten Blick sieht, wie Cook betont.

„Die Reduzierung der im Verpackungsprozess benötigten Kunststoffmenge ist nie ohne Herausforderungen. Die vielleicht größte davon besteht darin, die Stabilität der Verpackung aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass die Verpackung stark genug ist, um das Produkt zu halten, ohne die Verpackung oder das Produkt zu beschädigen“, sagt er .

Es stellt sich auch die größere Frage: Was ist eigentlich eine umweltfreundliche Verpackung? Ist eine Schale aus rPET mehr oder weniger nachhaltig als eine Kombination aus Karton und Folie?

Um dies festzustellen, muss der Schweizer Maschinenhersteller WM Thermoforming nach eigenen Angaben an der Lebenszyklusinventur (LCI) und der Lebenszyklusanalyse (LCA) arbeiten.

„Wir können jedes thermoplastische Material verwenden oder es durch ein alternatives ersetzen, aber nur durch die Untersuchung von LCI und LCA können wir bestimmen, ob die Verpackung nachhaltiger ist oder nicht“, sagt Gebietsleiter Gianni Morandi.

Die Notwendigkeit, den gesamten Lebenszyklus einer Verpackung zu berücksichtigen, wird von Chrisp von Multivac aufgegriffen, der sagt: „Multivac verfügt über recycelbare Optionen für den Großteil der auf seinen Anlagen hergestellten Verpackungen, die Materialien müssen jedoch als vollständig nachhaltig eingestuft werden.“ „Es muss mehr Arbeit geleistet werden, um eine Lösung für die Sammlung und Sortierung von Abfällen zu finden, um eine Kreislaufwirtschaft sicherzustellen.“

Dünnwandig und kompostierbar

Im Bereich der Thermoformung von Bechern und Schalen, auf den sich das deutsche Unternehmen Gabler (im Vereinigten Königreich durch Engelmann & Buckham vertreten) spezialisiert hat, ist die Herausforderung dieselbe, die Lösungen jedoch unterschiedlich. Dabei sind Dünnwandbau und die Entstehung kompostierbarer Materialien die wichtigsten Nachhaltigkeitsstrategien, die verfolgt werden.

„Wir haben Versuche mit neuen grünen Materialien (PLA) durchgeführt und festgestellt, dass sich die Verarbeitung dieser Materialien nicht so sehr von anderen gängigen Materialien unterscheidet. Daher besteht keine Notwendigkeit, wesentliche Änderungen an unserer Ausrüstung vorzunehmen. Ein wichtiger Faktor.“ Bei der Verarbeitung von PLA kommt es auf die Maschinenstabilität an, die wir garantieren können“, sagt Matthias Klein, Gebietsverkaufsleiter bei Gabler.

Wenn es darum geht, den Materialverbrauch bei der Herstellung von Kunststoffbechern und -kapseln zu reduzieren, hat das Thermoformen laut Klein gegenüber dem Spritzgießen aufgrund der Möglichkeit einer geringeren Wandstärke die Nase vorn. Gabler hat außerdem eine Stapeltechnologie entwickelt, die es seinen Maschinen ermöglicht, sehr dünne thermogeformte Produkte zu verarbeiten.

In der Getränkeflaschenindustrie gibt es schon seit vielen Jahren Initiativen zur Reduzierung der Wandstärke bzw. „Leichtbau“ und haben einen Punkt erreicht, an dem weitere Fortschritte durch die Fähigkeit des Verbrauchers, mit sehr leichten Flaschen umzugehen, und nicht durch die Fähigkeit einer Blasformmaschine, diese herzustellen, begrenzt werden.

Krones sagt beispielsweise, dass seine neueste Generation der Contiform-Blasformmaschinen in der Lage sei, Flaschen mit einem geringeren Gewicht zu produzieren, als die meisten Unternehmen zufrieden wären, wenn sie sie auf den Markt bringen würden, und das mit den schnellsten verfügbaren Geschwindigkeiten.

„Das Design der Contiform-Blasmaschine von Krones mit ihrem Linearmotor-Reckstangensystem und dem mehrstufigen Luftrecycling ermöglicht es uns, leichter zu produzieren, als ein Verbraucher verkraften könnte, ohne den Behälter zu zerdrücken und Flüssigkeit zu verschütten“, erklärt Paul Chapple, technischer Leiter bei Krones UK .

Aus diesem Grund haben Benutzer und Designer von Getränkeflaschen ihr Augenmerk auf das Verschlussdesign gerichtet, anstatt den Behältern mehr Gewicht zu nehmen, wobei laut Chapple ein kürzerer/kleinerer Flaschenhals dazu beiträgt, den Kunststoffanteil zu reduzieren. Neben leichteren Behältern ist der Einsatz von rPET mittlerweile Standard auf dem Getränkemarkt – die Frage ist laut Chapple nur die Frage, wie viel.

„Die Blasformmaschinen von Krones Contiform können Flaschen aus 100 % recyceltem PET blasen und tun dies bereits. Die Frage ist also eher die Materialverfügbarkeit als technische Zwänge. PET wird immer verfügbarer und wichtiger, da unsere Regierungen Pfandrückgabesysteme und die Werkzeuge für ein Rundschreiben einführen.“ Wirtschaft", sagt Chapple.

Er fügt hinzu: „Weitere Materialien sind in der Entwicklung, aber derzeit ist keines davon in der Phase, PET zu ersetzen. Krones testet und arbeitet ständig mit verschiedenen Materialien, damit wir bereit sind, wenn sie auf den Markt kommen.“

Zusammenfassung der neuen Technologien: Thermoformen/Spritzgießen

Diesen Monat veranstaltet WM Thermoforming Machines einen Tag der offenen Tür an seinem Hauptsitz in Stabio, wo das Unternehmen seine neue Stahlmessermaschine, die FLEX 92, und die neueste Version der TWIST 700 vorstellt. Es heißt, dass es sich um diese beiden Maschinen handelt ist in der Lage, neue Materialien zu verwenden, die auf aktuelle Markttrends reagieren und mehr und neue umweltlösungsorientierte Polymere wie verschiedene recycelte und biologisch abbaubare Materialien bereitzustellen.

Husky Injection Molding Systems hat sein HyPETTM HPP5e-System der nächsten Generation auf den Markt gebracht, eine Weiterentwicklung seiner HPP-Plattform. Darin heißt es, dass bedeutende technologische Verbesserungen zu einem intelligenteren, intuitiveren System geführt haben, das bessere Energieeinsparungen, Zuverlässigkeit, Vorformqualität und Benutzerfreundlichkeit bietet. Das Herzstück der Plattform ist eine intelligente, adaptive Technologie, die das Feedback von Druck- und Aktuatorsensoren nutzt, um den optimalen Druck zu bestimmen, der für eine effektive und effiziente Formung jeder Anwendung erforderlich ist.

Der neu eingeführte Thermoformer TFS 200 MSV von Ulma Packaging bietet drei Verpackungsarten: MAP, Skin und Vakuum auf einer einzigen Maschine. Die neue Maschine ist außerdem sowohl mit recycelbarem Karton als auch mit Pappe kompatibel. Es eignet sich zum Verpacken einer Reihe von gefrorenen und frischen Lebensmitteln, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Fleisch, Fisch, Käse und Wurstwaren.

Sumitomo (SHI) Demag hat ein neues Programm entwickelt, das Auswerfer- und Werkzeuggeschwindigkeit synchronisiert, die offene Zeit des Werkzeugs verkürzt, um die Produktivität zu optimieren, die Qualität der Verpackung zu verbessern und vermeidbaren Kunststoffabfall zu reduzieren. Diese neueste Weiterentwicklung wurde für die neueste vollelektrische IntElect-Serie des Unternehmens entwickelt und soll sicherstellen, dass die Komponenten frei von der Form sind, bevor sie sich wieder schließt. Laut Sumitomo wird dadurch nicht nur verhindert, dass herunterfallende Verpackungsteile zerquetscht werden, sondern es trägt auch dazu bei, Schäden an teuren Deckel- und Verschlussformwerkzeugen zu minimieren.

Kürzere Rüst- und Umrüstzeiten sowie eine Reduzierung des Folienabfalls um bis zu 75 % sind einige der Vorteile, die der neue PowerPak PLUS Thermoformer von GEA dank Weiterentwicklungen der Foliensysteme und der Siegelstation verspricht. Sowohl die Ober- als auch die Unterfolie werden jetzt motorisch angetrieben und mit dem Vorschubzyklus der Maschine synchronisiert. Die Struktur der Siegelstation wurde neu gestaltet, um dieser neuen Folienanordnung gerecht zu werden und einen einfacheren Zugang zu ermöglichen. PowerPak PLUS kann auch zusammen mit Oxycheck, dem nicht-invasiven Inline-Qualitätskontrollsystem für MAP, betrieben werden.