Cast-MDO-Technologie: Voll recycelbare hochtransparente Verpackung mit und ohne Barrieren rentabel herstellen
Mit Hilfe eines Reckwerks wird die in einer Extrusionsanlage hergestellte Primärfolie in einem weiteren Prozessschritt gezielt erhitzt und in Maschinenrichtung verstreckt und anschließend wieder präzise abgekühlt. Die Polymermolekülketten in den einzelnen Schichten der Folie werden dabei in Längsrichtung orientiert. So erhält die daraus entstandene verstreckte Sekundärfolie Eigenschaften, die z.B. eine Anwendung als Laminier- oder Druckträgerfolie ermöglichen, Eigenschaften wie die Barriere und Steifigkeit verbessern und damit die Qualität von Verpackungen und die Effizienz in der Weiterverarbeitung erhöhen.
Während der Einsatz der MDO-Technologie bei der Herstellung von Blasfolien breiter etabliert ist, nimmt der Einsatz im Flachfolienmarkt gerade erst richtig Fahrt auf. „Wir sind überzeugt, dass der Markt für MDO-Flachfolien deutlich wachsen wird. Schließlich steigt der Bedarf an recyclebaren Monomaterialfolien und der Cast Prozess bietet ganz eigene Vorteile, die für viele Hersteller relevant sind“, sagt Tino Laue, Product Manager Barrier Film and Sheet bei Reifenhäuser Cast Sheet Coating. Ein Beispiel für diese besonderen Eigenschaften von Cast-MDO-Folien ist deren hohe Transparenz und hervorragende Planlage. Effekte, die auf den Abkühlvorgang auf einer Gießwalze zurückzuführen sind.
Reifenhäuser Cast MDO Reckprozess
Die wesentlichen Prozessschritte bei Cast-MDO:
- Extrusion: Formen einer Gießfolie, ohne die Schmelztemperatur des Polymers zu überschreiten.
- Schockkühlung: Die noch heiße Gießfolie wird durch den Düsenspalt der Breitschlitzdüse geformt, gelangt dann auf eine Gießwalze und wird dabei abrupt und gezielt abgekühlt. Dieses Verfahren verhindert das Ausbilden grober kristalliner Strukturen in der Primärfolie. Die Folie ist dadurch von feinkristalliner Struktur.
- Reckzone: Die Primärfolie gelangt in die präzise temperierte Reckzone, wo sie erweicht und in Maschinenrichtung verstreckt wird. Die Molekülketten orientieren sich in Längsrichtung, was die mechanischen und optischen Eigenschaften der Folie verbessert.
- Annealing Zone: In diesem Bereich relaxiert die Folie. Die Spannungen im Material bauen sich ab, die orientierten Molekülketten stabilisieren sich. So wird verhindert, dass die Folie bei der Weiterverarbeitung stärker als vorgesehen schrumpft und ihre Planlage verliert.
- Randbeschnitt: Durch den Reckprozess ergibt sich ein Einschnürungseffekt, der zu dickeren Randbereichen führt. Bei Flachfolien werden diese abgeschnitten und direkt – ohne vorherige Regranulierung – energieeffizient und materialschonend wieder in den Hauptextruder und somit in den Produktionsprozess zurückgeführt .
- Wickler: Nach dem Abkühlen wird die nunmehr weiterverarbeitbare Sekundärfolie auf dem Wickler aufgerollt.
Cast-MDO wirtschaftlich, ressourcenschonend und mit guter Barrierewirkung
Ein Riesenvorteil für die Anlagenbetreiber ist darüber hinaus, dass bei Cast-MDO kaum Produktionsabfall durch Einschnürung (Neck-in) anfällt. Die durch den Reckprozess entstehenden dickeren Randbereiche müssen zwar abgeschnitten werden, sollten diese jedoch sortenrein sein, können sie umgehend wieder dem Hauptextruder und damit dem Produktionsprozess erneut zugeführt werden. Sofern zusätzliche Barriereschichten z.B. aus EVOH oder anderen unverträglichen Materialien in der Folie enthalten sind, kommt die neuartige Einkapselungstechnologie von Reifenhäuser Cast Sheet Coating um Einsatz. Diese sorgt dafür , dass diese Barriereschichten bei symmetrischen Verbunden nicht bis in den Randbereich vordringt. So lassen sich zum einen die Ränder aus PP oder PE ohne Weiteres wiederverarbeiten und es wird kein hochpreisiges Barrierematerial verschwendet.
Grundsätzlich eignet sich die MDO-Technologie hervorragend, um die Barriereeigenschaften von Flachfolien zu verbessern. Schließlich weisen die Folien in Maschinenrichtung eine verdichtete und orientierte Molekülstruktur auf, die allen voran Gas- und Wassermoleküle viel schwerer durchdringen können – ideal für alle Verpackungen, die Aromaschutz oder eine lange Haltbarkeit und Frische des verpackten Produkts sicherstellen sollen. Spezielle Rohstoffe in der Schichtstruktur, wie EVOH, können die Barrierewirkung beim Gasaustausch weiter erhöhen. Das Verstrecken der Folie erlaubt eine Reduzierung EVOH-Schichtdicker, das spart hochpreisigen Rohstoff , bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Barrierewirkung . Derart produzierte Folien sind wahre Multitalente und kommen als Verpackungsmaterial von Lebensmitteln aber auch für Haushaltschemie oder in technischen Folien zum Einsatz, bei denen es auf den Schutz gegen Feuchtigkeit, niedrigen Gasaustausch oder Aromaverlust ankommt. Somit wird deren Funktionalität sichergestellt und die Haltbarkeit gewährleistet.
Vorzüge dank Cast-MDO:
- Verbesserte Transparenz durch feinere Kristallinität
- Sehr präzise Dickentolerenz und gute Planlage
- Herstellung von PP- und PE-basierten Folien mit und ohne funktionale Barrieren für eine Vielzahl von Monomaterial-Anwendungen ,
- Weniger Materialeinsatz, auch bei hochpreisigem Barrierematerial
- Hohe Effizienz durch interne Rückführung des Randbeschnitts.
Bei der Entwicklung seiner Cast-MDO Technologie hatte Reifenhäuser CSC stets die Weiterverarbeitbarkeit im Blick. „Nur so machen wir die Technologie relevant“, unterstreicht Laue. „Wir sind den Weg zurück vom Produkt zur Maschine gegangen, um den Verbrauchernutzen und die Anliegen der Weiterverarbeiter zu berücksichtigen. So stellen wir sicher, dass unsere Abnehmer die MDO-Prozesse ohne große Anpassungen nutzen können und die erforderliche Produktqualität erreichen.“
Absehbare Nachfrage aufgrund optischer Eigenschaften und Recycling-Vorteilen
Schon heute ist absehbar, dass sich die Investition in Cast-MDO-Anlagen für Flachfolienhersteller zusehends rechnen dürfte. „Verbraucher in Asien honorieren beispielsweise bei Verpackungen gute optische Eigenschaften. Unternehmen achten deshalb darauf, sich schon über die Qualität des Verpackungsmaterials, wie sie MDO ermöglicht, vom Wettbewerb abzusetzen“, weiß Sofija Bertasa aus dem Technical Sales Team von Reifenhäuser Cast Sheet Coating. Die Customer Convenience zeigt sich in wiederverwendbaren Standbeuteln. Ihnen verleiht Cast-MDO einen „Easy Tear“-Effekt. Durch diesen können Pouches wie am Lineal gezogen in eine Richtung aufgerissen werden. Anschließend sind sie anhand von innenliegenden Clips oder Zippern wieder zu verschließen.
Auch in Europa ist eine solch angenehme Handhabe von Verpackungen gefragt. Daneben dürfte die Regulatorik der Europäischen Union Veränderungen mit sich bringen, auf die Cast-MDO eine Antwort hat. „Gerade im Bereich des Recyclings zielt die Packaging Waste Regulation darauf ab, mehr Kunststoffprodukte in die Kreislaufwirtschaft einzubinden und ab 2030 nur noch Monomaterialverpackungen, zum Beipiel aus PP oder PE zu erlauben“ , sagt Sofija Bertasa. „Cast-MDO erlaubt die sortenreine Produktion von recycelbaren Folienverpackungen. “ Und sollten höhere Barriereeigenschaften gefragt sein, dann ermöglicht das Recken der Folien im Cast-MDO-Prozess, dass der EVOH-Anteil bei weniger als fünf Prozent des Gesamtgewichts der Verpackung liegt – bis zu dieser Grenze gelten Materialien als recycelbares Monomaterial. Erste internationale Brandowner erhöhen heute schon den Anteil ihrer recyclingfähigen Verpackungen.
Einfache Handhabung und schnelle Produktwechsel
Trotz der Vorteile bei Recycling und Produkteigenschaften gibt es in der Industrie noch Vorbehalte gegen die MDO-Technologie: der Prozess könnte für Operator schwerer handhabbar und damit ineffizient sein. Tino Laue kann Hersteller beruhigen: „Beim Cast-MDO Prozess profitieren unsere Kunden vom hohen Automatisierungsgrad der Reifenhäuser Anlagen: Alle Prozesseinstellungen und Rezepturen können auf Knopfdruck reproduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die PAM-Automatisierung für Düse und Coextrusionsadapter einen schnellen und bedienerunabhängigen Rezeptur-, Dicken- und Breitenwechsel.“ Diese Features machen schnelle Produktwechsel auch bei der Produktion mit MDO-Technologie zum Kinderspiel – in Zeiten eines zunehmenden Fachkräftemangel ein echter Wettbewerbsvorteil.
Nachrüstung der MDO-Technologie und Reifenhäuser-Expertise
In der Regel lassen sich Cast-Anlagen von allen Anbietern mit der MDO-Technologie von Reifenhäuser CSC nachrüsten, solange die maximale Breite der MDO 3,60 Meter nicht überschreitet. Enthalten ist ein Messsystem für die Dickenregelung der Sekundärfolie nach der MDO, , während ein Heizkühlaggregat die Walzen äußerst stabil und genau temperiert. Für das Recken der Folie ist ein optimales Prozessfenster zu treffen, das auf die jeweilige Polymerrezeptur abzustimmen ist. Wäre die Temperatur zu hoch, könnte das Polymer schmelzen, wäre sie zu niedrig, würden Spannungen in der Folie bleiben. „Wir nutzen zur Gewährleistung stabiler Prozessbedingungen bei der Temperierung Wasser in den Walzen. So halten wir die vorgegebenen Temperaturen überaus präzise“, sagt Tino Laue.
Die Experten von Reifenhäuser Cast Sheet Coating beraten ihre Kunden gerne rund um den Einsatz der MDO-Technologie und die richtigen Prozesseinstellungen. Darüber hinaus fahren sie im firmeneigenen Technikum Versuche, um die Polymer-Rezepturen zu ermitteln, die perfekt auf den MDO-Prozess und die Märkte der Kunden abgestimmt sind. . In diesem ganzheitlichen Ansatz begleitet Reifenhäuser Unternehmen von der Ideenentwicklung bis zum fertigen Produkt. Auch wenn es darum geht, als Neuling in den Markt einzutreten, unterstützt Reifenhäuser mit seiner Expertise und seinem reichhaltigen Netzwerk in der Branche .
Wollen auch Sie von den Vorteilen der MDO-Technologie bei Cast-Folien profitieren? Dann sprechen Sie uns an. Wir beraten Sie gerne bei der Planung und Realisierung:
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