IKV will bessere Barrierebeschichtung für PET-Getränkeverpackungen

Plasmagestützte Barrierebeschichtungen für Getränkeflaschen haben sich nicht in dem Masse durchsetzen können, wie das bei der Einführung von Beschichtungsanlagen für den industriellen Einsatz erwartet worden war. Solche Anlagen wurden zum Beispiel von Sidel (Interpack 1999), SIG  und Krones lanciert. Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen, Deutschland, erforscht derzeit ein Verfahren, mit dem die Verbesserung der Barrierewirkung plasmapolymerer Schichten auf Kunststoffgetränkeflaschen durch eine elektrische Vorspannung der Flasche, das sogenannte Substrat-Bias, erzielt werden soll. Studien an Folien zeigen, dass sich bei der Abscheidung von Barriereschichten durch den Einsatz eines Substrat-Bias Schichtdefekte verringern lassen. Das wiederum führt zu einer signifikanten Verbesserung der Barriereeigenschaften.
Blick in eine Plasmakammer (Bild: IKV). Diese Technologie wird aktuell an einem neu aufgebauten Beschichtungsreaktor für PET-Flaschen untersucht. Bei einer erfolgreichen Validierung des Verfahrens soll der Prozess anschliessend auf andere Materialen wie Polylactid (PLA) übertragen werden. Neben der Verbesserung der Barriereeigenschaften soll auch der Einfluss des Substrat-Bias auf die Flexibilität der abgeschiedenen Schichten untersucht werden. Ein eventueller Einfluss auf die Dehnungstoleranz der Schichten ist gerade für die Anwendung im Bereich der kohlensäurehaltigen Getränke entscheidend, da Barriereschichten durch den auftretenden Flascheninnendruck gedehnt werden können. Die hochvernetzten Schichten versagen unter derartiger Belastung. Entstehende Risse stellen nun Schwachstellen in der Barriere dar. Hierzu wird untersucht, inwieweit durch das gezielte Abscheiden multifunktionaler Schichtsysteme bestehend aus Hart- und Weichkomponenten die Dehnbarkeit des Verbunds bei gleichzeitig guter Barrierewirkung erhöht werden kann.

Das IKV forscht seit nun mehr als zwanzig Jahren auf dem Gebiet der plasmagestützten Barrierebeschichtung von Kunststoffen, darunter die Entwicklung von Prozessen zur Innen- bzw. Aussenbeschichtung von Kunststoffgetränkeflaschen oder zur Beschichtung von Folien und Kunststoffbauteilen.