Recyclingfähige Verbundverpackungen erfreuen sich auf dem heimischen Verpackungsmarkt großer Beliebtheit. Die meisten Anwendungen konzentrieren sich jedoch noch auf Bereiche mit niedriger und mittlerer Barriere. Wie lassen sich recycelbare Verbundverpackungen im Hochbarrierebereich oder sogar im Hochtemperaturbereich einsetzen? Erfüllen derzeit einige Unternehmen, die üblicherweise Verbundverpackungen herstellen, die Recyclinganforderungen vollständig? Was ist eine recycelbare Verbundverpackung? Obwohl recycelbare Verbundverpackungen auf dem heimischen Markt sehr beliebt sind, weisen einige Unternehmen, die Verbundverpackungen für die Recyclingzertifizierung herstellen, keine hohe Rückgewinnungsquote auf. Abbildung 1 zeigt die Testdaten zur Rückgewinnungsquote von Verbundverpackungen des deutschen Cyclos-HTP-Instituts, einem unabhängigen Bewertungs- und Zertifizierungsunternehmen. Weltweit wurden bereits Zehntausende Recyclingzertifikate ausgestellt. Auch in China haben Dutzende von Unternehmen wie Huizhou Baoba und Daoco Zertifikate dieses Instituts erhalten. Diese Rückgewinnungsraten basieren auf Tests von Verbundverpackungen, deren Gesamtstruktur der eines Verbundmaterials entspricht. Warum gibt es so große Unterschiede?
Gemäß den europäischen CEFLEX-Richtlinien und den Daten des Cyclos-HTP-Instituts in Deutschland betragen die Rückgewinnungsraten für hochreine Materialien wie folgt: Polypropylenfolie (PP), Polyethylenfolie (PE) und Polyesterfolie (PET) mit den höchsten Rückgewinnungsraten: Polyolefin-Verbundfolie mit hoher Rückgewinnungsrate: recycelbar und darf in der Verbundstruktur kein PA, PVDC oder Aluminiumfolie enthalten und darf insgesamt nicht mehr als 5 % Nebenbestandteile (wie Tinte, Klebstoff, Aluminiumbeschichtung, EVOH usw.) enthalten. Bei den zulässigen Inhaltsstoffen handelt es sich um den Gesamtgehalt, nicht um einzelne Bestandteile. Dies ist bei der Produktstrukturgestaltung vieler Unternehmen fehleranfällig und führt zu niedrigen Rückgewinnungsraten bei der Zertifizierung.
Durch Vakuumverdampfung kann die doppelte Barrierefunktion aus Wasser und Sauerstoff verbessert werden. Dies ist gleichzeitig eine Möglichkeit, die derzeit höchste Barrierefunktion zu erreichen, und ein Verfahren mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis hinsichtlich Wasser- und Sauerstoffresistenz. Vakuumverdampfung ist eines der Verfahren mit dem geringsten Anteil an Nicht-Hauptmaterialien aller Barriereverfahren. Die Dicke der Aluminiumbeschichtung beträgt lediglich 0,02–0,03 µm, was einen sehr geringen Anteil darstellt und die Recyclingfähigkeit nicht beeinträchtigt. Unter der Prämisse der Recyclingfähigkeit ist die PVA-Beschichtung das am weitesten verbreitete Beschichtungsverfahren, welches die Sauerstoffresistenz verbessern kann. Die Dicke der Beschichtung beträgt ca. 1–3 µm, was einen relativ geringen Anteil darstellt. In Bezug auf die Sauerstoffresistenz ist dies ein kostengünstiges Verfahren, das die Recyclingfähigkeit erfüllt. PVA hat jedoch zwei offensichtliche Schwächen: Erstens ist es nicht wasserabweisend und zweitens verliert es leicht seine Sauerstoffresistenz, wenn es Wasser aufnimmt. Unter der Prämisse der Recyclingfähigkeit ist die EVOH-Coextrusion derzeit das am weitesten verbreitete Coextrusionsverfahren, während die weit verbreitete PA-Coextrusion nicht dem Recyclingprinzip entspricht. Gemäß dem Recyclingprinzip ist PA verboten und der maximale EVOH-Anteil beträgt nicht mehr als 5 %. Die Dicke der EVOH-Coextrusion beträgt etwa 4 bis 9 µm. Je nach Dicke des Hauptmaterials kann der Anteil beim EVOH-Coextrusionsverfahren leicht 5 % überschreiten, insbesondere bei der Gesamtdicke dünner Strukturen. Auch die Barrierewirkung hängt direkt von der Dicke ab. Unter dem Prinzip der Recyclingfähigkeit ist EVOH durch den zugesetzten Anteil begrenzt und die Barrierewirkung ist nur begrenzt verbesserungswürdig. Wie eine PVA-Beschichtung verbessert EVOH nur die Sauerstoffbeständigkeit, nicht jedoch die Wasserbeständigkeit. Basierend auf der derzeit allgemein ausgereiften Technologie können BOPP- und PET-Folien die beste Beständigkeit gegen Wasser und Sauerstoff erzielen. Bolene-Folie hat die höchste Barrierewirkung von aluminisiertem BOPP, mit einer Doppelbarriere von unter 0,1; Derzeit gibt es ausgereifte Technologien, mit denen drei oder zwei Barriereprozesse gleichzeitig auf dünne Filme angewendet werden können. Diese Verfahren bieten komplementäre Vorteile und ermöglichen so eine bessere Barriereleistung. Basierend auf der aktuellen ausgereiften Technologie listet die folgende Tabelle die hohen Barriereeigenschaften der wichtigsten recycelbaren Strukturen sowie die entsprechende mögliche Rückgewinnungsrate jeder Struktur und das Anwendungsszenario mit den meisten Vorteilen auf.
Veröffentlichungszeit: 23. März 2023