Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Feuchtigkeits- und wassergehaltsregulierende aktive Verpackungen („HumidWRAP“)

Das geplante Forschungsprojekt verfolgt die Zielsetzung, Konzepte für die exakte Steuerung der Innenfeuchte in papier- und kunststoffbasierten Verpackungen zu entwickeln. Die Steuerung soll dabei so gestaltet werden, dass die Entwicklung der Feuchte in der Verpackung einem für das verpackte Gut optimalen zeitlichen Verlauf folgt. Als Folge davon sollen bei Lebensmitteln Frische und Haltbarkeit, bei Non-Food-Produkten Qualität und Gebrauchswerte verbessert bzw. länger als bisher aufrechterhalten werden.

Von verbesserten Verpackungen und Verpackungsmaterialien wird die gesamte Wertschöpfungskette der Lebensmittel- und Konsumgüterindustrie profitieren. Darin befinden sich Industriebereiche mit hohen Anteilen an kmU. Dazu gehören Lebensmittelhersteller und –verarbeiter sowie die Hersteller feuchtigkeitssensitiver Produkte, wie elektrische Bauelemente oder Musikinstrumente. Besonders stark aber werden die Hersteller von Verpackungen, Verpackungsmaterialien und deren Zulieferindustrie von den Ergebnissen profitieren. Auch in diesen Industriezweigen befinden sich zahlreiche kmU, die Verpackungspapiere, Kunststofffolien, Schalen, Trays, Komponenten für Beschichtungsmittel und Additive herstellen bzw. verarbeiten.

Neben der anwendungsorientierten Forschung umfasst das Tätigkeitsfeld der Forschungsvereinigungen und der Forschungsstellen auch die Weiterbildung und Beratung von Mitarbeitern kleiner und mittlerer Unternehmen, insbesondere der Papier und Kunststoffe erzeugenden und der Papier verarbeitenden Industrie. Die im Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse werden auf der Internet-Website der Forschungsstellen abrufbar sein und der Kenntnistransfer durch Berichte und Veröffentlichungen in die Praxis gefördert.

Ergebniszusammenfassung:

Das Forschungsprojekt verfolgte das Ziel, Konzepte zur Steuerung der inneren Feuchtigkeit in Verpackungen auf Papier- und Kunststoffbasis zu entwickeln. Dadurch sollen die Frische und Haltbarkeit von Lebensmitteln und die Qualitäts- und Gebrauchswerte von Non-Food-Produkten verbessert oder länger als bisher beibehalten werden.

Da Änderungen der Luftfeuchtigkeit in Verpackungen in einer komplexen Umgebung stattfinden, wurde dafür ein numerisches Simulationsprogramm entwickelt und eingerichtet. Auf Basis von Literaturrecherche wurden hydrosorptive Substanzen identifiziert, die zur Feuchtigkeitsregulierung eingesetzt werden können.

Im Fall von Papier wurde das Einbringen der hydrosorptiven Substanzen sowohl in die Papiermasse als auch in pigmenthaltige Beschichtungen untersucht. Die höchsten Wassermengen konnten mit Kombinationen von hygroskopischen Salzen, CMC und vernetzten Stärken gespeichert werden. Ausgangspunkt für Kunststofffolien mit feuchtigkeitsregulierenden Funktionen waren Polymere mit Superabsorber-Eigenschaften. Elemente dieser Polymerstrukturen wurden modifiziert, um eine Absorption und eine reversible Freisetzung von Feuchtigkeit zu ermöglichen. In Kombination mit anorganischen und organischen Salzen niedriger Molmasse konnten geeignete feuchtigkeitsregulierende Additive für Polymere hergestellt werden. In abschließenden Fallstudien wurde für zwei Fälle (Backwaren, hochwertige Holzprodukte) ein erfolgreicher „Proof of Concept“ durchgeführt.

Basierend auf den Projektergebnissen können Verpackungshersteller und ihre Lieferanten verbesserte Verpackungen für ihre Kunden entwickeln. Lebensmittelhersteller können die Haltbarkeit ihrer Produkte verlängern und Lebensmittelverluste minimieren. Die Hersteller der Ausgangsstoffe können neue Anwendungsfelder für ihre Produkte eröffnen. Die erzielten Ergebnisse sind vorwettbewerblich und bilden eine wichtige Grundlage für die Entwicklung kommerzieller Verpackungsprodukte.